CN108455891A - 一种混凝土减水剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

混凝土减水剂的制备方法，步骤为将花椒壳粉碎，取花椒壳粉末加入离子液体中，加热搅拌，然后倒入去离子水中搅拌，使溶解的花椒壳粉末沉淀再生，充分洗涤，烘干备用；然后取经离子液体处理后的花椒壳粉末硅藻土、聚丙烯酰胺、玉米淀粉、硬酯酰氯和甲苯磺酸，加入到水中，加热搅拌，将所得悬浊液过滤得到浸提液，滤液进行浓缩，再在浓缩液中加入玉米淀粉及span‑80，得到乳液，将乳液浓缩，喷雾干燥得改性栲胶颗粒；取改性栲胶颗粒及亚麻油酸、过硫酸铵、水、四甲基乙二胺和硅藻土，混合均匀，加入亚硫酸氢钠、2‑烯丙基环己酮，加热搅拌反应，再加入三烷基三氯化二铝，加热搅拌反应，得到乳液再次浓缩，喷雾干燥得混凝土减水剂。

Description

一种混凝土减水剂的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种混凝土减水剂的制备方法。
背景技术
目前，根据减水剂减水及增强能力，减水剂主要可以分为四大类：一是以木质素系为主的普通减水剂，该类减水剂多为粉状低引气性缓凝剂，具有微引气性，可提高混凝土的抗渗冻融性能。但该类减水剂的分子结构以芳香环为主，柔顺性较差。二是以萘系减水剂为代表的高效减水剂，这类减水剂以绿色环保和较高的塑性受到亲耐。但萘系减水剂受分子结构的制约，无法从根本上改善混凝土的保坍性能和掺量过大的问题。三是聚羧酸类高性能减水剂，这类减水剂具有超分散性成为目前研究的热点，发展迅猛。但其不耐硬水，会影响掺量。四是脂肪族磺酸盐类减水剂，其具有优良减水特性，其中磺酸基亲水性强，能提供强电荷，同时也能够耐硬水。脂肪族磺酸盐类减水剂是近几年发展起来的主要非萘系减水剂之一，它是以丙酮、甲醛、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠等为主要原料，其生产工艺简单，生产周期短。但多以单磺酸基和双磺酸基为主，其减水性能不佳，同时原料有污染，有刺激性气味，不符合绿色生产的要求。
花椒作为一种常用调料，每年种植和生产的花椒数量巨大，但花椒加工后剩余的废弃物花椒壳一直是难以有效利用的资源，利花椒壳生产减水剂，可以做到废弃物的资源化利用，变废为宝。
发明内容
本发明所实际解决的技术问题是：解决花椒壳废物利用及生产减水性能和无污染的混凝土减水剂的问题，采用的关键技术手段是将花椒壳作为生产混凝土减水剂的原料，并对其用离子液体进行预处理。本发明提供一种混凝土减水剂的制备方法，制备的混凝土减水剂性能优异，且无污染，符合绿色生产要求。
本发明采用的技术方案如下：
一种混凝土减水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将花椒壳用粉碎机粉碎，过120目筛，取所得100重量份花椒壳粉末加入150~300重量份的离子液体中，140℃条件下搅拌2h~4h，然后倒入360~500重量份的去离子水中搅拌，使溶解的花椒壳粉末沉淀再生，充分洗涤，烘干备用；
(2)取经离子液体处理后的花椒壳粉末及0.4~0.7重量份硅藻土、0.9~1.2重量份聚丙烯酰胺、0.8~1.1重量份玉米淀粉、硬酯酰按0.1~0.2份和0.4~0.6重量份甲苯磺酸，加入到150重量份水中，在40℃条件下搅拌1.5h~3h，将所得悬浊液过滤得到浸提液，滤液进行浓缩，得浓缩液，再在浓缩液中加入1.3~1.6重量份玉米淀粉及1.5~2.2重量份span-80，1000rpm下搅拌0.5h，得到性状均匀的乳液，将乳液再次浓缩，喷雾干燥得改性栲胶颗粒；
(3)取上述所得改性栲胶颗粒20重量份及亚麻油酸3~5重量份、过硫酸铵0.5~1重量份、水50~80重量份、四甲基乙二胺1~2重量份和硅藻土0.2~0.5重量份，混合均匀于70℃~90℃搅拌反应1h~3h，加入亚硫酸氢钠3.5~5重量份、2-烯丙基环己酮0.2~0.4重量份，于60℃~80℃下搅拌反应2h，再加入三烷基三氯化二铝0.3~0.7重量份，60℃~80℃下继续搅拌反应2h，得到乳液再次浓缩，喷雾干燥得混凝土减水剂。
优选的，所述步骤(1)中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐。
优选的，所述步骤(1)中离子液体使用量为200重量份。
优选的，所述步骤(2)中原料加入量为0.6重量份硅藻土、0.9重量份聚丙烯酰胺、第一次0.9重量份玉米淀粉、0.15重量份硬酯酰氯和0.5重量份甲苯磺酸，第二次1.4重量份玉米淀粉及1.8重量份span-80。
优选的，所述步骤(3)中原料加入量为栲胶颗粒20重量份及亚麻油酸3.5重量份、过硫酸铵0.6重量份、水60重量份、四甲基乙二胺1.2重量份和硅藻土0.3重量份，亚硫酸氢钠4.5重量份、2-烯丙基环己酮0.3重量份，三烷基三氯化二铝0.5重量份。
有益效果：
(1)本发明利用花椒加工剩余废弃物花椒壳作为原料生产混凝土减水剂，变废为宝，符合绿色生产的要求。
(2)用离子液体对花椒壳进行预处理，能提高花椒壳内的木质素、纤维素、多元酚羧酸的润胀性能，能加速其在其它反应产物中的扩散，使制备的混凝土减水剂性能更加优异，且离子液体可回收重复利用，无污染。
(3)本发明利用烯烃类化合物与栲胶在催化剂作用下发生自由基反应，接枝到栲胶上，提高栲胶分子量；同时利用硬酯酰氯的长链基团能够使减水剂更加均匀吸附在水泥颗粒表面，破坏水泥颗粒的团聚提高减水剂的减水率；利用亚硫酸氢钠与栲胶进行取代、置换、杂环上反应、加成等反应，提高栲胶中磺酸根比例。
(4)甲苯磺酸使玉米淀粉断裂有双键产生，并使所得物质与栲胶、烯烃类化合物聚合，形成具有一定聚合度的减水剂，三烷基三氯化二与羧基反应，提高减水剂耐硬水性。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。
实施例1
(1)将花椒壳用粉碎机粉碎，过120目筛，取所得100重量份花椒壳粉末加入150重量份的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，140℃条件下搅拌3h，然后倒入500重量份的去离子水中搅拌，使溶解的花椒壳粉末沉淀再生，充分洗涤，烘干备用；
(2)取经离子液体处理后的花椒壳粉末及0.6重量份硅藻土、1.0重量份聚丙烯酰胺、1.1重量份玉米淀粉、0.1重量份硬酯酰氯和0.4重量份甲苯磺酸，加入到150重量份水中，在40℃条件下搅拌2.5h，将所得悬浊液过滤得到浸提液，滤液进行浓缩，得浓缩液，再在浓缩液中加入1.5重量份玉米淀粉及1.9重量份span-80，1000rpm下搅拌0.5h，得到性状均匀的乳液，将乳液再次浓缩，喷雾干燥得改性栲胶颗粒；
(3)取上述所得改性栲胶颗粒20重量份及亚麻油酸5重量份、过硫酸铵0.5~1重量份、水80重量份、四甲基乙二胺2重量份和硅藻土0.5重量份，混合均匀于90℃搅拌反应3h，加入亚硫酸氢钠5重量份、2-烯丙基环己酮0.4重量份，于80℃下搅拌反应2h，再加入三烷基三氯化二铝0.7重量份， 80℃下继续搅拌反应2h，得到乳液再次浓缩，喷雾干燥得混凝土减水剂。
实施例2
(1)将花椒壳用粉碎机粉碎，过120目筛，取所得100重量份花椒壳粉末加入200重量份的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，140℃条件下搅拌4h，然后倒入360重量份的去离子水中搅拌，使溶解的花椒壳粉末沉淀再生，充分洗涤，烘干备用；
(2)取经离子液体处理后的花椒壳粉末及0.7重量份硅藻土、1.2重量份聚丙烯酰胺、1.1重量份玉米淀粉、0.2重量份硬酯酰氯和0.6重量份甲苯磺酸，加入到150重量份水中，在40℃条件下搅拌3h，将所得悬浊液过滤得到浸提液，滤液进行浓缩，得浓缩液，再在浓缩液中加入1.6重量份玉米淀粉及2.2重量份span-80，1000rpm下搅拌0.5h，得到性状均匀的乳液，将乳液再次浓缩，喷雾干燥得改性栲胶颗粒；
(3)取上述所得改性栲胶颗粒20重量份及亚麻油酸3重量份、过硫酸铵0.5~1重量份、水50重量份、四甲基乙二胺1重量份和硅藻土0.2重量份，混合均匀于70℃搅拌反应1h，加入亚硫酸氢钠3.5重量份、2-烯丙基环己酮0.2重量份，于60℃下搅拌反应2h，再加入三烷基三氯化二铝0.3重量份，60℃下继续搅拌反应2h，得到乳液再次浓缩，喷雾干燥得混凝土减水剂。
实施例3
(1)将花椒壳用粉碎机粉碎，过120目筛，取所得100重量份花椒壳粉末加入00重量份的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，140℃条件下搅拌2h，然后倒入450重量份的去离子水中搅拌，使溶解的花椒壳粉末沉淀再生，充分洗涤，烘干备用；
(2)取经离子液体处理后的花椒壳粉末及0.4重量份硅藻土、0.9重量份聚丙烯酰胺、0.8重量份玉米淀粉、0.15重量份硬酯酰氯和0.4重量份甲苯磺酸，加入到150重量份水中，在40℃条件下搅拌1.5h，将所得悬浊液过滤得到浸提液，滤液进行浓缩，得浓缩液，再在浓缩液中加入1.3重量份玉米淀粉及1.5重量份span-80，1000rpm下搅拌0.5h，得到性状均匀的乳液，将乳液再次浓缩，喷雾干燥得改性栲胶颗粒；
(3)取上述所得改性栲胶颗粒20重量份及亚麻油酸4重量份、过硫酸铵0.5~1重量份、水60重量份、四甲基乙二胺1.5重量份和硅藻土0.4重量份，混合均匀于80℃搅拌反应2h，加入亚硫酸氢钠4.5重量份、2-烯丙基环己酮0.3重量份，于70℃下搅拌反应2h，再加入三烷基三氯化二铝0.5重量份，70℃下继续搅拌反应2h，得到乳液再次浓缩，喷雾干燥得混凝土减水剂。
实施例4
一种混凝土减水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将花椒壳用粉碎机粉碎，过120目筛，取所得100重量份花椒壳粉末加入200重量份的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，140℃条件下搅拌3h，然后倒入500重量份的去离子水中搅拌，使溶解的花椒壳粉末沉淀再生，充分洗涤，烘干备用；
(2)取经离子液体处理后的花椒壳粉末及0.6重量份硅藻土、0.9重量份聚丙烯酰胺、0.9重量份玉米淀粉、0.15重量份硬酯酰氯和0.5重量份甲苯磺酸，加入到150重量份水中，在40℃条件下搅拌2h，将所得悬浊液过滤得到浸提液，滤液进行浓缩，得浓缩液，再在浓缩液中加入1.4重量份玉米淀粉及1.8重量份 span-80，1000rpm下搅拌0.5h，得到性状均匀的乳液，将乳液再次浓缩，喷雾干燥得改性栲胶颗粒；
(3)取上述所得改性栲胶颗粒20重量份及亚麻油酸3.5重量份、过硫酸铵0.6重量份、水60重量份、四甲基乙二胺1.2重量份和硅藻土0.3重量份，混合均匀于80℃搅拌反应1~3h，加入亚硫酸氢钠4.5重量份、2-烯丙基环己酮0.3重量份于60℃下搅拌反应2h，并加入三烷基三氯化二铝0.5重量份，60℃下搅拌反应2h，得到乳液再次浓缩，喷雾干燥得混凝土减水剂。
对比例1
与实施例4的区别是：未对花椒壳采用离子液体处理。
(1)将花椒壳用粉碎机粉碎，过120目筛，取所得100重量份花椒壳粉末，烘干备用；
(2)取上述花椒壳粉末及0.6重量份硅藻土、0.9重量份聚丙烯酰胺、0.9重量份玉米淀粉和0.5重量份甲苯磺酸，加入到150重量份水中，在40℃条件下搅拌2h，将所得悬浊液过滤得到浸提液，滤液进行浓缩，得浓缩液，再在浓缩液中加入1.4重量份玉米淀粉及1.8重量份span-80，1000rpm下搅拌0.5h，得到性状均匀的乳液，将乳液再次浓缩，喷雾干燥得改性栲胶颗粒；
(3)取上述所得改性栲胶颗粒20重量份及亚麻油酸3.5重量份、过硫酸铵0.6重量份、水60重量份、四甲基乙二胺1.2重量份和硅藻土0.3重量份，混合均匀于80℃搅拌反应1~3h，加入亚硫酸氢钠4.5重量份、2-烯丙基环己酮0.3重量份于60℃下搅拌反应2h，并加入三烷基三氯化二铝0.5重量份，60℃下搅拌反应2h，得到乳液再次浓缩，喷雾干燥得混凝土减水剂。
对比例2
与实施例4的区别是：未加入硬酯酰胺对减水剂进行接枝改性。
(1)将花椒壳用粉碎机粉碎，过120目筛，取所得100重量份花椒壳粉末加入200重量份的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，140℃条件下搅拌3h，然后倒入500重量份的去离子水中搅拌，使溶解的花椒壳粉末沉淀再生，充分洗涤，烘干备用；
(2)取经离子液体处理后的花椒壳粉末及0.6重量份硅藻土、0.9重量份聚丙烯酰胺、0.9重量份玉米淀粉、0.15重量份硬酯酰氯和0.5重量份甲苯磺酸，加入到150重量份水中，在40℃条件下搅拌2h，将所得悬浊液过滤得到浸提液，滤液进行浓缩，得浓缩液，再在浓缩液中加入1.4重量份玉米淀粉及1.8重量份 span-80，1000rpm下搅拌0.5h，得到性状均匀的乳液，将乳液再次浓缩，喷雾干燥得改性栲胶颗粒；
(3)取上述所得改性栲胶颗粒20重量份及亚麻油酸3.5重量份、过硫酸铵0.6重量份、水60重量份、四甲基乙二胺1.2重量份和硅藻土0.3重量份，混合均匀于80℃搅拌反应1~3h，加入亚硫酸氢钠4.5重量份、2-烯丙基环己酮0.3重量份于60℃下搅拌反应2h，并加入三烷基三氯化二铝0.5重量份，60℃下搅拌反应2h，得到乳液再次浓缩，喷雾干燥得混凝土减水剂。
对比例3
采用市售的M BT公司的phonix700FC的聚梭酸系高效减水剂。
对实施例及对比例制备的混凝土减水剂进行性能测试，试验方法参照GB8076-97《混凝土外加剂》的相关规定执行，测试结果如下表所示：
从上述实验结果可以看出实施例1至4所制备的混凝土减水剂各项性能均优于对比例1，说明原料花椒壳经离子液体处理能提高其制备的混凝土减水剂的性能，这是因为离子液体能提高花椒壳内的木质素、纤维素、多元酚羧酸的润胀性能，能加速其在其它反应产物中的扩散，使制备的混凝土减水剂性能更加优异。另外，本发明绿色环保，对实现绿色生产有积极意义。

Claims (5)

1.一种混凝土减水剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将花椒壳用粉碎机粉碎，过120目筛，取所得100重量份花椒壳粉末加入150~300重量份的离子液体中，140℃条件下搅拌2h~4h，然后倒入360~500重量份的去离子水中搅拌，使溶解的花椒壳粉末沉淀再生，充分洗涤，烘干备用；
(2)取经离子液体处理后的花椒壳粉末及0.4~0.7重量份硅藻土、0.9~1.2重量份聚丙烯酰胺、0.8~1.1重量份玉米淀粉、硬酯酰氯0.1~0.2份和0.4~0.6重量份甲苯磺酸，加入到150重量份水中，在40℃条件下搅拌1.5h~3h，将所得悬浊液过滤得到浸提液，滤液进行浓缩，得浓缩液，再在浓缩液中加入1.3~1.6重量份玉米淀粉及1.5~2.2重量份span-80，1000rpm下搅拌0.5h，得到性状均匀的乳液，将乳液再次浓缩，喷雾干燥得改性栲胶颗粒；
(3)取上述所得改性栲胶颗粒20重量份及亚麻油酸3~5重量份、过硫酸铵0.5~1重量份、水50~80重量份、四甲基乙二胺1~2重量份和硅藻土0.2~0.5重量份，混合均匀于70℃~90℃搅拌反应1h~3h，加入亚硫酸氢钠3.5~5重量份、2-烯丙基环己酮0.2~0.4重量份，于60℃~80℃下搅拌反应2h，再加入三烷基三氯化二铝0.3~0.7重量份，60℃~80℃下继续搅拌反应2h，得到乳液再次浓缩，喷雾干燥得混凝土减水剂。
2.根据权利要求1所述的混凝土减水剂的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐。
3.根据权利要求1所述的混凝土减水剂的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中离子液体使用量为200重量份。
4.根据权利要求1所述的混凝土减水剂的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中原料加入量为0.6重量份硅藻土、0.9重量份聚丙烯酰胺、第一次0.9重量份玉米淀粉和0.5重量份甲苯磺酸，第二次1.4重量份玉米淀粉及1.8重量份span-80。
5.根据权利要求1所述的混凝土减水剂的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中原料加入量为栲胶颗粒20重量份及亚麻油酸3.5重量份、过硫酸铵0.6重量份、水60重量份、四甲基乙二胺1.2重量份和硅藻土0.3重量份，亚硫酸氢钠4.5重量份、2-烯丙基环己酮0.3重量份，三烷基三氯化二铝0.5重量份。
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