CN101239794B - 水泥基材料的增粘剂和制备方法及其应用 - Google Patents

水泥基材料的增粘剂和制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水泥基材料的增粘剂和制备方法及其应用，它是利用造纸废液，提取含酚羟基的甲基苯丙烷，在催化剂的作用下与羧酸单体发生酯化反应后再与羧酸共聚，或与酰胺类物质接枝共聚，获得具有梳形结构的产物-水泥基材料的增粘剂。将该增粘剂掺入到水泥基材料中，能够赋予水泥基材料合适的稠度及和易性，使拌和的水均匀地分布在水泥基材料中，并能保持长期稳定，不泌出来，同时本发明增加了浆体的粘度，使集料等颗粒不容易运动，因而有效地防止离析，使水泥基材料始终保持较好的均匀性。

Description

水泥基材料的增粘剂和制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体地说是涉及水泥基材料的增粘剂和制备方法及其在混凝土施工中的应用。
背景技术
在现代混凝土施工中，大流动性混凝土和自密实混凝土由于其具有高施工性，应用越来越广泛。但是大流动性混凝土和自密实混凝土在施工过程中经常会出现离析和泌水的现象，对施工操作和工程质量具有不利影响。因此需要在其中加入一定量使其保持粘性和坚固性的物质。以往应用的增粘剂主要是纤维素醚类物质，主要有：羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素醚等。它们在一定程度上改善了大流动性混凝土和自密实混凝土的坚固性和匀质性，但是其高价位，不利于推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水泥基材料的增粘剂和制备方法及其应用。
技术方案：
本发明以植物中含酚羟基的甲基苯丙烷提取物，在催化剂作用下与羧酸单体发生酯化反应后与羧酸共聚，或与酰胺类物质接枝共聚，获得具有梳形结构的产物水泥基材料的增粘剂，其化学结构式如下：
Figure DEST_PATH_GSB00000101272600011
式中R1代表-H、-CH3、-(CH2)n-CH3；R2代表-H、-CH3、-(CH2)n-CH3；n1的范围为2～40；n2的范围为2～40；n3的范围为2～40。
上述增粘剂的制备工艺步骤如下：(1)酯化反应：将羧酸类单体与含酚羟基的甲基苯丙烷在催化剂存在的条件下，升温，进行酯化反应；(2)共聚反应：将羧酸类单体加入到步骤(1)得到的酯化产物中，加入过硫酸盐引发剂，进行接枝 共聚反应，然后滴加浓度为37％的甲醛溶液，保温反应；(3)中和反应：用碱溶液调节步骤(2)的反应混合液PH值为6～7，得本发明产物的液剂。
上述步骤(1)中所述的羧酸类单体为：丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸；本反应的催化剂为磺酸类催化剂的硫酸、氨基磺酸或对甲苯磺酸；上述步骤(2)中所述的过硫酸盐引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵；上述步骤(3)中和反应所述的碱溶液为：NaOH、KOH、Na2CO3或NH4OH。
上述步骤(1)酯化反应温度在80～110℃，反应时间1～12小时；步骤(2)共聚反应温度在75～105℃，反应时间1～6小时，羧酸类单体与酯化产物按1∶(1～6)mol比例投入，加入甲醛的反应时间为0.5～2小时。
本发明的增粘剂在大流动性混凝土、自密实混凝土和砂浆施工中的应用
本发明为液剂，使用时以占胶凝材料质量分数万分之1～5的比例掺入到水泥基材料中，能够赋予水泥基材料合适的稠度和和易性。本发明能够使拌和水均匀地分布在水泥基材料中，并且能够保持长期的稳定，不泌出来。同时本发明增加了浆体的黏度，使集料等颗粒不容易运动，因而有效地防止了离析，使水泥基材料始终保持较好的均匀性。
本发明的有益效果：
本发明是利用造纸废液，提取含酚羟基的甲基苯丙烷类高分子物质，与羧酸单体接枝共聚，合成了一种新型水泥基材料的增粘剂，节约了资源，降低了成本，保护了环境。本发明制备方法操作简单，实用性强，较易实现产业化。本发明对混凝土、砂浆等水泥基材料具有显著的增粘效果，可有效解决大流动性混凝土和自密混凝土在施工过程中出现离析和泌水问题。
具体实施方式：
实施例1、水泥基材料的增粘剂的制备方法。
(1)将10份丙烯酸、50份含酚羟基的甲基苯丙烷以及催化剂浓硫酸加入到四口烧瓶中，边搅拌边升温至90±2℃，酯化反应6小时；在反应完毕后再加入3份丙烯酸和催化剂过硫酸钾，反应温度为85±2℃，反应3小时，然后滴加浓度为37％的甲醛溶液20份，反应1小时；反应完毕后用NaOH调节反应混合液的PH为6～7。
(2)将10份马来酸、50份含酚羟基的甲基苯丙烷以及催化剂对甲苯磺酸加入到四口烧瓶中，边搅拌边升温至90±2℃，酯化反应6小时；在反应完毕后再加入1.7份马来酸和催化剂过硫酸铵，反应温度为85±2℃，反应3小时，然后滴加浓度为37％的甲醛溶液20份，反应1小时，反应完毕后用KOH调节反应混合液的PH为6～7。
实施例2、增粘剂的应用实例
本发明在大掺量粉煤灰自密实混凝土中的应用实例：水泥230kg，粉煤灰230kg，砂900kg，5~20mm石子800kg，水170kg，高效减水剂1.5kg，本发明的增粘剂138g。拌和后混凝土的指标如下：坍落扩展度700mm，J-环扩展度660mm，L-型盒高度比0.87，U-型盒流动高度330mm，混凝土粘度65Pa·S，保水增粘效果明显，无明显离析和泌水现象。

Claims (9)

1.一种水泥基材料的增粘剂的制备方法，其制备步骤如下：
(1)酯化反应：将羧酸类单体与含酚羟基的甲基苯丙烷在催化剂存在的条件下，升温，进行酯化反应；
(2)共聚反应：将羧酸类单体加入到步骤(1)得到的酯化产物中，加入过硫酸盐引发剂，进行接枝共聚反应，然后滴加浓度为37％的甲醛溶液，保温反应；
(3)中和反应：用碱溶液调节步骤(2)的反应混合液PH值为6～7，得本发明产物的液剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤(1)中所述的羧酸类单体为丙稀酸、甲基丙稀酸或马来酸。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤(1)中所述的催化剂为磺酸类催化剂的硫酸、氨基磺酸或对甲苯磺酸。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤(1)的酯化反应温度为80℃-110℃，反应时间为1-12小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤(2)中所述羧酸类单体与酯化产物按1∶1-6mol比投入，加入甲醛溶液的反应时间为0.5-2小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤(2)中所述的过硫酸盐引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤(2)的共聚反应温度为75℃-105℃，反应时间1-6小时。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤(3)中所述的碱溶液为NaOH、KOH、Na2CO3或NH4OH。
9.如权利要求1所述方法制备的增粘剂在大流动性混凝土、自密实混凝土和砂浆施工中的应用。
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