CN112062913B - 一种包含异戊烯醇聚氧乙烯醚的含硅氧化石墨烯磁性聚羧酸减水剂 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种包含异戊烯醇聚氧乙烯醚的含硅磁性减水剂，聚氧乙烯醚A、聚氧乙烯醚B、丙烯酸以及包含氧化石墨烯和磁性微粒的复合物的硅烷C作为聚合单体，加入引发剂过硫酸铵、链转移剂巯基乙酸和水制备得到；且公开了该减水剂的制备方法。本发明的应用能够显著改善浆体流动性以及保持性和混凝土抗压强度。

Description

一种包含异戊烯醇聚氧乙烯醚的含硅氧化石墨烯磁性聚羧酸 减水剂
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种包含异戊烯醇聚氧乙烯醚的含硅磁性聚羧酸减水剂。
背景技术
减水剂是一种提高矿渣基胶凝材料和混凝土制品必不可少的一种化学外加剂，它能够在较低水灰比的情况下，显著提高制品的工作性、密实度、强度和耐久性等综合性能。
聚羧酸减水剂作为第三代减水剂产品，其分子结构的可设计性强，高性能化的潜力大，可通过选择不同功能的单体进行共聚，制备出多功能化的产品。然而，近年来，水泥、矿物掺合物、粗集料、细集料等质量问题严重，加上我国水泥品种繁多，工程配合比多种多样，往往会造成聚羧酸减水剂与混凝土不相适应，新拌混凝土易出现泌水、离析、坍损过快等问题。因此，通过分子结构设计、合成工艺及作用机理研究，不断完善聚羧酸减水剂的功能性，使其与不同水泥及矿物掺合料、劣质砂石料等有很好的适应性已成为国内外研究的重点。
目前国内外对聚羧酸类减水剂的研究主要集中在以下几个方面：(1)聚合物合成方法和工艺的研究；(2)结构与性能间的关系探索；(3)通过已有的理论基础设计出聚合物分子；(4)由结构与性能的关系对减水剂作用机理进行推测；(5)通过作用机理和研究规律的指导，逐渐探索合成性能更优的减水剂新工艺。正是由于聚羧酸类减水剂的分子结构设计的多样性，以及其结构与性能之间存在必然的联系，使得该领域的研究十分活跃，高性能的新型聚羧酸减水剂层出不穷。
典型聚羧酸减水剂是一种具有表面活性的接枝共聚物，呈梳型结构，通常由主链和侧链两个基本组成部分。其主链上一般含有大量的可电离羧基基团，这些羧基在水中电离后，通过离子间作用力将减水剂分子吸附并锚固在水泥颗粒表面，使水泥颗粒间具有静电斥力；侧链通常为相对分子量为500～3000的聚乙二醇单甲醚或聚丙二醇单甲醚等亲水性聚醚长链，它可在水中充分伸展，为水泥颗粒提供空间位阻斥力，提高水泥颗粒的分散性。上述两种斥力的共同作用，大幅度地提高了水泥颗粒分散性，使得添加了聚羧酸减水剂后的水泥制品具有优越的综合性能。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种包含异戊烯醇聚氧乙烯醚的含硅氧化石墨烯磁性聚羧酸减水剂。
本发明的目的之二是提供上述一种包含异戊烯醇聚氧乙烯醚的含硅氧化石墨烯磁性聚羧酸减水剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种含硅聚羧酸减水剂，其特征在于：由聚氧乙烯醚A、聚氧乙烯醚B、丙烯酸以及硅烷C作为聚合单体，加入引发剂过硫酸铵、链转移剂巯基乙酸和水制备得到，各组分重量份如下：
聚氧乙烯醚A10-20份
聚氧乙烯醚B10-20份
丙烯酸40-60份
硅烷C10-20份
过硫酸铵0.3份～1份
3-巯基乙酸0.15～0.25份
去离子水100-400份；
所述的聚氧乙烯醚A结构为：
Figure BDA0002684915230000021
其中n为20-50；
聚氧乙烯醚B为异戊烯醇聚氧乙烯醚，聚氧乙烯重复单元数为150-300；
包含氧化石墨烯和磁性微粒的复合物的硅烷C结构为：
Figure BDA0002684915230000031
上述硅烷C可以由硅烷D和氧化石墨烯和磁性微粒的复合物反应得到，硅烷D结构为
Figure BDA0002684915230000032
氧化石墨烯和磁性微粒的复合物的制备方法举例为：
1)将硝酸钾和石墨烯加入质量分数为98％的浓硫酸中，冰水浴条件下磁力搅拌60min，之后加入高锰酸钾搅拌，40℃水浴反应24h，后加入蒸馏水，期间搅动加入质量分数为30％的双氧水，静置4h后倒掉上层清液，用稀释的盐酸洗，后用蒸馏水洗，直至pH呈中性后干燥。
2)取步骤1)制备的产物置于蒸馏水中，超声分散后离心，所得的固体在空气中风干得到氧化石墨烯。
3)取FeCl3、FeCl2混合后加入去离子水进行超声分散，之后加入步骤2)制备的氧化石墨烯混合，调节pH为9-10后超声2h，离心并用蒸馏水洗涤至近中性时烘干，得到GO@Fe3O4。
进一步的，硅烷D由带有氨基和烷氧基的硅烷单体和马来酸酐反应后，进一步加入烷氧基硅烷水解获得。
进一步的，其中聚氧乙烯醚B中聚氧乙烯重复单元数为200-250。研究显示，加入分子量更大的聚氧乙烯醚B和分子量较低的聚氧乙烯醚A配合会更好的提高性能。
进一步的，聚氧乙烯醚A的n＝30-40。
上述减水剂的制备方法，其特征在于：将各组分在引发剂作用下引发剂聚合反应，经过后处理，获得该减水剂。
进一步的，制备方法为：将聚氧乙烯醚A和聚氧乙烯醚B和去离子水加入反应釜中，在20～80℃温度下加热溶解完全后得到A溶液；在A溶液中分别同时滴加过硫酸铵的去离子水溶液和丙烯酸、硅烷C、链转移剂的去离子水混合溶液，在60℃下滴加3.0h，待滴完后在60℃温度下保温反应1.0h，反应结束后冷却至室温得到B溶液；再向B溶液中加入质量分数30％的液碱，调节pH值为6～8，得到聚羧酸减水剂。
进一步的，上述减水剂的用途，用于水泥中，获得磁性水泥。
其中，聚氧乙烯醚A单体提供侧链上两个聚氧乙烯醚侧链，加上聚氧乙烯醚B提供一个较长的聚氧乙烯醚侧链，以及羟基硅烷C中包含纳米四氧化三铁表面和活性羟基缩合，引入较多的四氧化三铁粒子，更好的发挥无机粒子的空间位阻作用，以及四氧化三铁提供磁性作用，提高减水剂的性能；尤其是有效改善浆体流动性以及保持性和混凝土抗压强度，并且在单体中无需加入丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠等小分子单体。
另外，经过实验发现，包含氧化石墨烯和四氧化三铁的复合物的减水剂比采用四氧化三铁的减水剂其净浆流动度更高，混凝土抗压强度也有提高。
本发明的有益效果：
(1)本发明能够有效改善浆体流动性以及保持性和混凝土抗压强度。
(2)本发明具有工艺简单可行，产品效果显著，工程应用前景看好。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述，但本发明不限于这些实例。
实施例1
将聚氧乙烯醚A和聚氧乙烯醚B和去离子水加入反应釜中，在20～80℃温度下加热溶解完全后得到A溶液；在A溶液中分别同时滴加过硫酸铵的去离子水溶液和丙烯酸、硅烷C、巯基丙酸的去离子水混合溶液，在60℃下滴加3.0h，待滴完后在60℃温度下保温反应1.0h，反应结束后冷却至室温得到B溶液；再向B溶液中加入质量分数30％的液碱，调节pH值为6～8，得到聚羧酸减水剂。
聚氧乙烯醚A结构为：
Figure BDA0002684915230000051
其中n＝35，聚氧乙烯醚B为异戊烯醇聚氧乙烯醚，重复单元数为200；
各组分的用量为：
聚氧乙烯醚A15份
聚氧乙烯醚B15份
丙烯酸50份
包含石墨烯和四氧化三铁复合物的硅烷C15份
过硫酸铵0.5份
3-巯基乙酸0.2份
去离子水300份。
实施例2
其他均与实施例1相同，不同之处仅聚氧乙烯醚A的n＝20。
实施例3
其他均与实施例1相同，不同之处仅聚氧乙烯醚A的n＝50。
实施例4
其他均与实施例1相同，不同之处仅聚氧乙烯醚B的重复单元数为100。
实施例5
其他均与实施例1相同，不同之处仅聚氧乙烯醚B的重复单元数为250。
实施例6
其他均与实施例1相同，不同之处不加入硅烷C。
实施例7
其他均与实施例1相同，不同之处不加入聚氧乙烯醚A。
实施例8
其他均与实施例1相同，不同之处不加入聚氧乙烯醚B。
实施例9
其他与实施例1相同，不同之处硅烷C中不包括氧化石墨烯。
将本发明实施例1～9的有机无机杂化的聚羧酸减水剂按照GB/T 8077-2012《混凝土外加剂均质性试验方法》对净浆流动度进行测定，水泥为基准水泥，按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试其抗压强度，实验采用混凝土的配合比为：基准水泥360Kg/m3，砂792Kg/m3，小石290Kg/m3(5～10mm)，大石678Kg/m3(10～20mm)，水胶比为0.4。实验结果见下表：
Figure BDA0002684915230000061
从上表中可以看出，本发明的减水剂在改善浆体流动性以及保持性和混凝土抗压强度具备良好的效果。

Claims (7)

1.一种含硅磁性聚羧酸减水剂，其特征在于：由聚氧乙烯醚A、聚氧乙烯醚B、丙烯酸以及包含氧化石墨烯和磁性微粒的硅烷C作为聚合单体，加入引发剂过硫酸铵、链转移剂巯基乙酸和水制备得到，各组分重量份如下：
聚氧乙烯醚A 10-20份
聚氧乙烯醚B 10-20份
丙烯酸40-60份
硅烷C 10-20份
过硫酸铵0.3份～1份
巯基乙酸0.15～0.25份
去离子水100-400份；
所述的聚氧乙烯醚A结构为：
Figure QLYQS_1
其中n为20-50；
聚氧乙烯醚B为异戊烯醇聚氧乙烯醚，聚氧乙烯重复单元数为150-300；
包含氧化石墨烯和磁性微粒的复合物的硅烷C结构为：
Figure QLYQS_2
；
包含氧化石墨烯和磁性微粒的硅烷C由硅烷D和氧化石墨烯和四氧化三铁的复合物反应得到，硅烷D的结构为：
Figure QLYQS_3
2.根据权利要求1所述的减水剂，硅烷D由带有氨基和烷氧基的硅烷单体和马来酸酐反应后，进一步加入烷氧基硅烷水解得到。
3.根据权利要求1-2之一所述的减水剂，其中聚氧乙烯醚B中聚氧乙烯重复单元数为200-250。
4.根据权利要求1-2之一所述的减水剂，其中聚氧乙烯醚A的n＝30-40。
5.一种制备权利要求1-4之一所述的减水剂的制备方法，其特征在于：将各组分在引发剂作用下引发剂聚合反应，经过后处理，获得该减水剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：将聚氧乙烯醚A和聚氧乙烯醚B和去离子水加入反应釜中，在20～80℃温度下加热溶解完全后得到A溶液；在A溶液中分别同时滴加过硫酸铵的去离子水溶液和丙烯酸、包含氧化石墨烯和磁性微粒的硅烷C、链转移剂的去离子水混合溶液，在60℃下滴加3.0h，待滴完后在60℃温度下保温反应1.0h，反应结束后冷却至室温得到B溶液；再向B溶液中加入质量分数30％的液碱，调节pH值为6～8，得到聚羧酸减水剂。
7.一种如权利要求1-4之一所述的减水剂的用途，用于水泥中，获得磁性水泥。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000034149A (ja) * 1998-07-21 2000-02-02 Koyo Seiko Co Ltd コンクリート添加剤及びその製造方法
CN104558434B (zh) * 2014-12-16 2017-11-03 上海台界化工有限公司 含硅聚羧酸减水剂、其制备方法及用途
CN109851298B (zh) * 2019-01-24 2021-07-30 济南大学 电磁屏蔽水泥板及其半干法制备工艺
CN109942221A (zh) * 2019-03-13 2019-06-28 苏州科技大学 硅烷改性氧化石墨烯化学修饰型聚羧酸减水剂及其制备方法
CN110128603B (zh) * 2019-06-11 2021-10-01 云南建投高分子材料有限公司 低温条件下稳定合成聚羧酸减水剂的方法
CN110330603A (zh) * 2019-08-07 2019-10-15 贵州铁建恒发新材料科技股份有限公司 一种降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法

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