CN108997146A - 一种新型双子季铵盐抗泥剂及其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

一种新型双子季铵盐抗泥剂及其制备方法及应用，此类抗泥剂的结构特点是在对二溴苄的两端通过季铵化反应连接了两个对称的烷基叔胺，该抗泥剂的制备方法为：以对二溴苄和烷基叔胺为原料，溶于有机溶剂后，在60‑75℃的条件下，经季铵化反应制备而得，该发明的有益效果在于，这类抗泥剂的制备方法涉及的原料廉价易得，反应条件温和，合成步骤简单，后处理容易，与聚羧酸类减水剂复配可以提高水泥抗泥性能，在蒙脱土含量为1％时，抗泥剂掺量为0.1‰，将其与聚羧酸减水剂复配，水泥初始净浆流动度达到275mm,比不复配之前提高了25mm，2h时水泥净浆流动度为270mm,损失率为1.8％，抗泥时间长,稳定性好，制备工艺简单，安全环保，适用于大规模应用。

Description

一种新型双子季铵盐抗泥剂及其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂和表面活性剂技术领域，特别涉及一种新型双子季铵盐抗泥剂及其制备方法及应用。
背景技术
聚羧酸盐聚羧酸减水剂具有高减水率，高保坍，绿色环保等优点，因此在工程混凝土中成为必不可少的外用添加剂。但其对骨料含泥量敏感，尤其是砂石中的土，其中砂石包括天然砂和机制砂。近年来，由于人们对天然砂石的开采，导致优质的砂石原料枯竭，所以转向机制砂。而机制砂棱角大，表面粗糙，含泥量和石粉量高，更易吸附体系的自由水和聚羧酸减水剂，导致水泥所能吸附的有效聚羧酸减水剂和自由水就相对减少，对其流动度造成很大的影响。研究发现黏土中的蒙脱土对聚羧酸减水剂的负面效应最大。目前采取的主要措施有水洗骨料，但破坏骨料结构，且施工中不易实现；其次掺入超量的聚羧酸减水剂，但会造成混凝土泌水，离析，对其坍落度和强度造成负面影响；还有通过抗泥外用添加剂与聚羧酸减水剂进行复配，达到抗泥效果。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型双子季铵盐抗泥剂及其制备方法及应用，具有合成工艺简单，原料廉价易得，适用于规模化生产的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种新型双子季铵盐抗泥剂，通过季铵化反应，将两个烷基叔胺单体引入对二溴苄的两端，其具有以下的结构：
其中：R为-CH3或-CH2-CH3。
一种新型双子季铵盐抗泥剂的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1：在装有搅拌棒和冷凝管的三口烧瓶中加入对二溴苄、烷基叔胺以及有机溶剂，升温进行季铵化反应，反应结束后，得到混合液Ⅰ；
步骤2：将所述的混合液Ⅰ过滤除去多余的有机溶剂，得到粗产品Ⅱ；
步骤3：将所述的粗产品Ⅱ使用乙酸乙酯混合析出，经过滤、干燥即可得到新型双子季铵盐抗泥剂。
所述步骤1中的烷基叔胺为三甲胺或三乙胺。
所述步骤1中的对二溴苄和烷基叔胺的投料摩尔比为1:2～2.2，反应原料与有机溶剂的质量比为1:1～1.5。
所述步骤1中的反应温度为60～80℃，反应时间为6～8小时。
所述步骤1中的有机溶剂包括丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、四氢呋喃、氯仿中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述的有机溶剂选自乙醇或丙酮。
含联苯基的抗泥剂用于混凝土外用添加剂领域，与聚羧酸减水剂复配提高抗泥效果。
本发明的有益效果：
1、发明所提出的新型双子季铵盐抗泥剂，其合成工艺简单，原料廉价易得，反应条件温和，良好，绿色环保且对环境无污染，产率高，适用于规模化生产。
2、发明所提出的新型双子季铵盐抗泥剂，与现有技术相比，其使用方法简单，用水稀释即可，在泥土表面吸附性强、且稳定性好，而且用量极少，使用效果好。在蒙脱土含量为1％时，抗泥剂掺量为0.1‰，将其与聚羧酸减水剂(折固掺量为水泥质量的0.2％)复配，水泥初始净浆流动度达到275mm,比不复配之前提高了25mm， 2h时水泥净浆流动度为270mm,损失率为1.8％。抗泥时间长且稳定性好，安全环保，适用于大规模应用。
附图说明
图1为核磁共振氢谱示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
一、制备实施例
实施例1
(1)在装有搅拌棒和冷凝管的三口烧瓶中加入17.5g对二溴苄(100mmol)、 20.24g三乙胺(200mmol)以及39ml有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺，升温至60℃，进行季铵化反应6个小时。反应结束后，得到混合液Ⅰ；
(2)将所述的混合液Ⅰ利用过滤除去多余的N,N-二甲基甲酰胺，得到粗产品Ⅱ；
(3)将所述的粗产品Ⅱ使用乙酸乙酯析出，经过滤、干燥即可得到新型双子季铵盐抗泥剂,产率为81％。
实施例2
(1)在装有搅拌棒和冷凝管的三口烧瓶中加入17.5g对二溴苄(100mmol)、 20.24g三乙胺(200mmol)以及47ml有机溶剂丙酮，升温至70℃，进行季铵化反应 7个小时。反应结束后，得到混合液Ⅰ；
(2)将所述的混合液Ⅰ利用过滤除去多余的丙酮，得到粗产品Ⅱ；
(3)将所述的粗产品Ⅱ使用乙酸乙酯析出，经过滤、干燥即可得到新型双子季铵盐抗泥剂,产率为86％。
实施例3
(1)在装有搅拌棒和冷凝管的三口烧瓶中加入17.5g对二溴苄(100mmol)、 22.25g三乙胺(220mmol)以及74.5ml有机溶剂乙醇，升温至75℃，进行季铵化反应8个小时。反应结束后，得到混合液Ⅰ；
(2)将所述的混合液Ⅰ利用过滤除去多余的乙醇，得到粗产品Ⅱ；
(3)将所述的粗产品Ⅱ使用乙酸乙酯析出，经抽滤、干燥即可得到新型双子季铵盐抗泥剂,产率为93％。
实施例4
(1)在装有搅拌棒和冷凝管的三口烧瓶中加入17.5g对二溴苄(100mmol)、 22.25g三乙胺(220mmol)以及49ml有机溶剂丙酮，升温至75℃，进行季铵化反应 8个小时。反应结束后，得到混合液Ⅰ；
(2)将所述的混合液Ⅰ利用过滤除去多余的丙酮，得到粗产品Ⅱ；
(3)将所述的粗产品Ⅱ使用乙酸乙酯析出，经过滤、干燥即可得到新型双子季铵盐抗泥剂,产率为84％。
由核磁共振氢谱图1得出，δ＝1.34ppm为与N原子相连6的乙基中-CH3上H的化学位移，δ＝3.14ppm为与N原子相连的6个-CH2上H的化学位移，δ＝4.38ppm 为桥连基中与N原子相连的2个-CH2上H的化学位移。δ＝7.55ppm为桥连基上连苯环上H的化学位移，符合目标产物结构。
目前主要的添加剂为有机小分子抗泥剂，可以优先吸附在蒙脱土上，占据其活性位点，使加入的聚羧酸减水剂更多吸附在水泥上达到分散目的。有机小分子抗泥剂主要包括阴离子型和阳离子型。由于蒙脱土吸水后为负电性，加入阳离子可通过静电引力强烈吸附在表面和层间，防止其吸水膨胀，屏蔽其对聚羧酸减水剂的络合吸附，又能进入层间减少其对聚羧酸减水剂插层吸附，削弱蒙脱土对浆体的负效应。
基于蒙脱土模拟混凝土中的粘土组分，本发明提供了一系列双子阳离子短链季铵盐作为抗泥剂，与聚羧酸减水剂复配之后对蒙脱土的抑制效果。通过水泥的净浆流动度的测试，发现该系列抗泥剂具有非常明显的抗泥效果。
抗泥效果
将新型双子季铵盐与市场所售的聚羧酸减水剂进行复配，双子季铵盐分别以先掺，同掺，后掺的方式与聚羧酸减水剂进行复配，通过水泥净浆流动度测试，结果发现双子季铵盐以先掺的方式与聚羧酸减水剂复配能表现更好的抗泥效果。在室温下，通过测试水泥净浆流动度来实施例1、2、3、4中所制备的抗泥剂在1％蒙脱土下的净浆流动度。经测试后发现：在蒙脱土含量为1％时，抗泥剂掺量为0.1‰，将其与聚羧酸减水剂(折固掺量为水泥质量的0.2％)复配，水泥初始净浆流动度分别为 265mm,270mm，275mm,270mm。2h的净浆流动度为240mm,240mm，260mm,250mm，抗泥时间长且稳定性好，实施例3的抗泥性能最好。另外，经测试在蒙脱土含量增多时，该类抗泥剂的抗泥效果依然良好。由于反应原料易得，反应条件温和，合成步骤简单，后处理容易，安全环保，适用于大规模应用。

Claims (7)

1.一种新型双子季铵盐抗泥剂，其特征在于，通过季铵化反应，将两个烷基叔胺单体引入对二溴苄的两端，其具有以下的结构：
其中：R为-CH3或-CH2-CH3。
2.基于权利要求1所述抗泥剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：在装有搅拌棒和冷凝管的三口烧瓶中加入对二溴苄、烷基叔胺以及有机溶剂，升温进行季铵化反应，反应结束后，得到混合液Ⅰ；
步骤2：将所述的混合液Ⅰ利用过滤除去多余的有机溶剂，得到粗产品Ⅱ；
步骤3：将所述的粗产品Ⅱ使用乙酸乙酯混合析出，经过滤、干燥即可得到新型双子季铵盐抗泥剂。
3.根据权利要求2所述的一种新型双子季铵盐抗泥剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的对二溴苄和烷基叔胺的投料摩尔比为1:2-2.2，反应原料与有机溶剂的质量比为1:1-1.5。
4.根据权利要求2所述的一种新型双子季铵盐抗泥剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的反应温度为60～80℃，反应时间为6～8小时。
5.根据权利要求2所述的一种新型双子季铵盐抗泥剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的有机溶剂包括丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、四氢呋喃、氯仿中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述的有机溶剂选自乙醇或丙酮。
6.根据权利要求2所述的一种新型双子季铵盐抗泥剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的烷基叔胺为三甲胺或三乙胺。
7.根据权利要求1或2所述一种含联苯基的抗泥剂应用于混凝土外用添加剂领域，与聚羧酸减水剂复配提高抗泥效果。
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