CN103496870B - 一种膨润土改性剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种膨润土改性剂，其包括水溶性无机物硫代硫酸盐、有机物醇类化合物及胺类化合物，按硫代硫酸盐∶醇类化合物∶胺类化合物与水的质量比0.5~1∶0.5~1∶0.5~1∶0.5~1.5的比例混合均匀，溶解，即成。本发明膨润土改性剂原料来源广泛，制备方法简单，成本低，经济性好；使用本发明膨润土改性剂改性后的膨润土，用于水泥中，可有效提高水泥强度和混凝土抗渗抗盐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种膨润土改性剂，尤其是涉及一种可用于水泥混凝土中的膨润土改性剂及其应用方法。
背景技术
膨润土又称膨润岩或斑脱岩，是以蒙脱石为主要成分的粘土岩。蒙脱石的化学式为4SiO2·Al2O3·H2O，蒙脱石的晶体结构是由两层硅氧四面体片中间夹一层铝氧八面体片构成的2∶1型层状硅酸盐，具有吸水性、溶胀性、分散悬浮性、粘结性、对有机物的吸附性、催化活性、触变性、可塑性、润滑性和阳离子交换性等一系列的物理化学性质，同时，具有良好的热稳定性和化学稳定性。
由于膨润土独特的矿物结构和结晶化学性质所具有的许多十分优良的性能，膨润土尤其是改性膨润土广泛应用于各行业中，如作为泥浆增稠剂、乳胶稳定剂及塑粘剂、吸附剂和润滑剂用于石油钻井工业、铸造和冶金工业、涂料油墨工业、农畜牧业及纺织、造纸工业，亦用于日用化工和食品加工、石化工业，也用作环境保护的净化剂、吸附剂，且可用于建材工业，如用作低铁硅质粘土原料，用于生产膨润土防水板、膨润土胶泥和膨润土止水条等等。
然而，尽管膨润土有优良的吸水膨胀性、悬浮分散性与保水性及润滑性、稳定性等，但当前的未改性膨润土和各类改性膨润土仍然不适宜于加入水泥混凝土中为防水剂或防水抗渗剂或抗渗抗盐饰添加剂，究其原因在于，膨润土的主要矿物蒙脱石是一类粘土矿物，仍具有粘土矿物的特性，在水泥混凝土复杂的离子型强碱性液相介质环境中，在水泥水化过程中的水合硅酸钙凝胶和铁铝酸盐及氢氧化钙晶体矿物和复杂的离子交换共同作用下，膨润土或改性膨润土一则与水泥水合矿物之间不能形成有效的融合区或强化过渡区，二则膨润土或过早充分膨胀造成与水泥水合矿物分离和干缩通道，或原有的优良性能被破坏或被抑制，而水泥的水合矿物的胶结能力亦同步受到粘土型矿物的削弱。即当前国内外尚缺少一种能让膨润土在水泥混凝土中能起到有效防水抗渗作用的改性剂，和可调整改善膨润土在水泥混凝土介质环境中性能的调质剂，致使没有适用于水泥混凝土防水抗渗改性或抗渗抗盐蚀改性的膨润土改性剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种适用于水泥混凝土防水抗渗抗盐蚀改性的膨润土改性剂。
本发明进一步要解决的技术问题是，提供一种使用所述膨润土改性剂对膨润土进行改性的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种膨润土改性剂，包括水溶性的无机物硫代硫酸盐、有机物醇类化合物及胺类化合物，按硫代硫酸盐∶醇类化合物∶胺类化合物与水的质量比0.5~1∶0.5~1∶0.5~1∶0.5~1.5的比例混合均匀，溶解，制成液体溶液，即得膨润土改性剂。
进一步，所述水溶性硫代硫酸盐优选硫代硫酸锂、硫代硫酸钠或硫代硫酸钾。
进一步，所述水溶性有机物醇类化合物优选多元醇，例如乙二醇、异丙醇，或水溶性聚乙烯醇，或低聚合度聚乙二醇，如聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600。
进一步，所述水溶性胺类化合物优选三乙醇胺、异丙醇胺、水合肼、水溶性烷基胺或烷基酰胺。
本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案是：一种膨润土改性剂的应用：将所述膨润土改性剂在膨润土提纯过程中加入，或在膨润土制粉过程中加入，或在粉状膨润土中直接加入混合均匀，陈化≥2小时（优选≥8小时），即得改性膨润土；膨润土改性剂的用量，为膨润土质量的0.2~4%
本发明的技术原理：1、研究表明，硫代硫酸盐和醇、胺的多元复合物对水泥中熟料矿物和活性掺合材具有高效离子活化作用和吸附催化活化作用，且可在加速水泥矿物水化的同时，促进硅酸钙凝胶发育和细化晶体矿物，大幅提高水泥石强度，作为膨润土的改性剂，有利于水泥混凝土强度提高和水泥混凝土性能改善；2、膨润土或通用的改性膨润土对水溶性硫代硫酸盐、醇、胺的多元复合物有良好的“吸附”与“交换”能力，经本发明改性剂改性的膨润土颗粒介于亲水和疏水状态之间，在新拌的水泥混凝土碱性介质环境中，一方面可在抑制钙镁离子迅速进入蒙脱石层状空间、抑制膨润土迅速吸水膨胀的同时，向膨润土颗粒周围水泥浆液释放出改性剂硫代硫酸盐和醇、胺组分，促进膨润土颗粒周边水泥矿物加速水化，以发达的水合硅酸钙凝胶和微细晶体在膨润土颗粒周围形成强化过渡区，所述改性剂进入水泥浆液水中成为水泥活化剂的同时，并空出了更大的层间，导致水泥混凝土中大量减水剂有机物大分子逐步被吸附至层间，使膨润土的疏水性逐步增加，且膨润土的调湿能力、膨胀性、胶质价和润滑能力得以保持，从而使被约束的膨润土颗粒在遇水时可以凝胶态及时阻塞和填补毛细孔通道和裂缝，用于水泥混凝土中，起到防水抗渗或抗渗抗盐蚀的作用。
本发明的有益效果：1、本发明膨润土改性剂原料来源广泛，制备方法简单，技术效果可靠；2、膨润土资源分布广，储量大，成本低，经济性好；3、使用本发明膨润土改性剂改性后的膨润土，用于水泥中，可有效提高水泥强度和混凝土抗渗抗盐蚀性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但这些实施例不得用于解释对本发明保护范围的限制。
实施例1
将硫代硫酸锂、乙二醇、三乙醇胺与水按硫代硫酸锂∶乙二醇∶三乙醇胺与水的质量比1∶1∶1∶1的比例混合均匀，溶解，制成液体溶液，即得膨润土改性剂。
在膨润土提纯过程中，将所得膨润土改性剂加入膨润土悬浮液中，搅拌均匀，膨润土改性剂加入量为膨润土干基重量的0.8%，陈化2小时，按常规工艺干燥制粉，即得可用于水泥和混凝土的改性膨润土。
以此改性膨润土按水泥总重量的5%配入32.5级水泥粉中，混合均匀，试验检测水泥抗压强度3天提高7Mpa，28天强度提高6 Mpa；将此水泥用于卫生间施工，经2年观察，未发现渗漏盐蚀迹象。
实施例2
将硫代硫酸钠、乙二醇、异丙醇胺与水按硫代硫酸钠、乙二醇、异丙醇胺与水的质量比0.85∶1∶1∶1.1的比例混合均匀，溶解，制成液体溶液，即得膨润土改性剂。
在膨润土粉磨制粉过程中，将所得膨润土改性剂连续均匀加入块粒状干膨润土中，膨润土改性剂加入量为膨润土干基重量的1.5%，一起粉磨，制成的膨润土粉，即是可用于水泥和混凝土的改性膨润土。
以此改性膨润土按水泥总重量的7%配入32.5级水泥粉中，均化，试验检测水泥抗压强度3天提高5Mpa、28天强度提高5Mpa。将此水泥用于沼气池施工，无渗漏盐蚀迹象。
实施例3
将硫代硫酸钾、乙二醇和异丙醇、三乙醇胺与水按硫代硫酸钾1、乙二醇0.5和异丙醇0.3、三乙醇胺1与水1.2的质量比，混合均匀，溶解，制成液体溶液，即得膨润土改性剂。
将所得膨润土改性剂加入膨润土粉中，搅拌均匀，膨润土改性剂加入量为膨润土粉重量的1%，陈化8小时，即得可用于水泥和混凝土的改性膨润土粉。
以此改性膨润土按水泥总重量的10%加入42.5级水泥粉中，均化；水泥抗压强度3天提高5Mpa、28天强度提高5Mpa。将此水泥用于厨具清洗池施工，经2年观察，未发现渗漏盐蚀迹象。
实施例4
将硫代硫酸锂、丙三醇、三乙醇胺和水合肼、水按硫代硫酸锂1、丙三醇0.5、三乙醇胺0.8和水合肼0.2、水1.5的质量比，混合，制成溶液，即得膨润土改性剂。
在膨润土提纯过程中，将所得改性剂加入膨润土悬浮液中，搅拌均匀，改性剂加入量为膨润土干基重量的0.4%，陈化2小时，按常规工艺干燥制粉，即得可用于水泥和混凝土中的改性膨润土。
以此改性膨润土按水泥粉总重量的8%加入32.5级水泥粉中，均化；水泥抗压强度3天提高4Mpa、28天强度提高4Mpa。将此水泥粉用于粪池施工，经2年观察，未发现渗漏盐蚀迹象。
实施例5
将硫代硫酸锂、乙二醇、三乙醇胺、水按硫代硫酸锂1、乙二醇1、三乙醇胺1、水1.1的质量比，混合，制成溶液，即得膨润土改性剂。
将所得改性剂加入膨润土粉中，均化，改性剂加入量为膨润土干基重量的3%，陈化8小时，即得可用于水泥和混凝土的改性膨润土。
以此改性膨润土按水泥总重量的7%配入32.5级水泥粉中，均化；水泥抗压强度3天提高7Mpa、28天强度提高8.1Mpa。将此水泥用于下水道管道施工，经2年观察，未发现渗漏盐蚀迹象。
Claims (5)
1.一种膨润土改性剂，其特征在于，包括水溶性无机物硫代硫酸盐、有机物醇类化合物及胺类化合物，按硫代硫酸盐∶醇类化合物∶胺类化合物与水的质量比0.5~1∶0.5~1∶0.5~1∶0.5~1.5的比例混合均匀，溶解，制成液体溶液，即得膨润土改性剂；
所述水溶性有机物醇类化合物为水溶性多元醇；
所述胺类化合物为三乙醇胺、异丙醇胺、水合肼、水溶性烷基胺或烷基酰胺。
2.如权利要求1所述的膨润土改性剂，其特征在于，所述硫代硫酸盐优选硫代硫酸锂、硫代硫酸钠或硫代硫酸钾。
3.如权利要求1或2所述的膨润土改性剂，其特征在于，所述水溶性醇类化合物为乙二醇、异丙醇、水溶性聚乙烯醇或聚乙二醇。
4.如权利要求3所述的膨润土改性剂，其特征在于，所述聚乙二醇为聚乙二醇200、聚乙二醇400或聚乙二醇600。
5.一种如权利要求1-4之一所述膨润土改性剂的应用，其特征在于，将所述膨润土改性剂在膨润土提纯过程中加入，或在膨润土制粉过程中加入，或在粉状膨润土中直接加入混合均匀，陈化≥2小时，即得改性膨润土；膨润土改性剂的用量，为膨润土质量的0.2~4%
6. 如权利要求5所述膨润土改性剂的应用，其特征在于，将所述膨润土改性剂在膨润土提纯过程中加入，或在膨润土制粉过程中加入，或在粉状膨润土中直接加入混合均匀，陈化≥8小时。
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