CN113637174B - 一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物及其制备方法 - Google Patents

一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物及其制备方法，首先在惰性气氛保护的反应器中加入460‑480份链状醇胺、0.15‑0.45份催化剂、0.10‑0.35份抗氧化剂和1.2‑2.5份螯合剂，并搅拌，然后再在搅拌的条件下加入6‑7份铁盐、1‑2份金属盐进行反应，反应时间为2‑3小时，反应体系的温度保持在0‑30℃，加入完毕后，再回流2‑3小时并保持加热；之后过滤除去滤渣，对滤液进行升温减压精馏，得到产品液体，所得产品液体再升温减压蒸馏得到产品醇胺类铁盐。本发明使用直接反应法制备成一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物，这种金属醇胺盐所使用的醇胺可以起到很好的吸附作用，提高混凝土的韧性和抗弯性能。

Description

一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体是一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物及其制备方法。
背景技术
碱金属醇盐是非常重要的精细化学品，在医学、生物、材料等领域的应用十分广泛。金属醇盐可以通过水解法制备纳米材料，也可以作为化学反应中的催化剂和引发剂使用。金属醇盐是介于无机化合物和有机化合物之间的广义金属有机化合物的一部分。随着醇盐溶胶一凝胶法(Sol—Gel)的迅猛发展，极大地促进了金属醇盐化学的研究，并为开发醇盐新用途和制备新材料奠定了基础。目前，开展醇盐合成、性能、应用的研究已成为研究的热点之一。既有较大的理论意义，又有重要的实用价值。
专利CN102898279A公开了一种固体金属醇盐的制备方法，本发明涉及一种固体金属醇盐的制备方法，属于金属醇盐制备技术领域。将金属燃料和无机盐进行混合，得到混合物；将得到的混合物在球磨机中进行研磨复合，得到高活性醇反应金属材料；在得到的高活性醇反应金属材料中加入醇溶剂，常温或加热条件下，高活性醇反应金属材料和醇溶剂发生反应，反应结束后，蒸馏、真空干燥，得到固体金属醇盐。本发明采用高能球磨法制备高活性的醇反应金属材料，该活性材料能够与醇快速发生反应并生成金属醇盐；本发明的方法效率高，工艺简单，得到的金属醇盐纯度高。
专利CN109537294A公开了一种M-O-R金属醇盐碳纤维界面的制备方法，一种M-O-R金属醇盐碳纤维界面的制备方法，本发明属于碳纤维增强体界面改性领域，本发明的目的为了弥补现有技术的不足，提出一种利用金属醇盐具有很强的反应活性能与众多试剂发生化学反应，具有共价化合物的有机溶剂挥发性、溶解性特征，采用醇盐溶胶—凝胶法并通过真空浸渍的方法制备出抗氧化热物理性能与结构功能一体化金属纤维界面的制备方法。其有益效果在于提高了产品质量，延长了使用寿命。
专利CN107900372A公开了一种以双金属醇盐为前驱物制备均相铁铝双金属粉体材料的方法，本发明公开了一种以双金属醇盐为前驱物制备均相铁铝双金属粉体材料的方法。其特征在于本发明以铁铝双金属醇盐为制备反应前驱物，并在反应中控制醇盐等反应物均匀混合，使最终制备的材料达到均相分布的特征。该材料解决了零价铁易氧化、团聚，材料成本高的缺点；双金属体系可提供更多的反应活性位点，对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附能力，且材料对环境无二次污染，是环境友好型的绿色材料，促进铁铝双金属粉体材料在环境修复中的广泛应用和推广。
区别于以上专利，本发明所要制备的是一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物。本发明使用金属铁与链状醇胺进行反应制备出链状的醇胺铁盐，并将其用于混凝土中，改善混凝土的界面过渡区的性能。本发明在制备过程中加入了螯合剂与抗氧化剂保护亚铁离子，防止亚铁离子被氧化。亚铁离子在混凝土中能够参与C4AF的水化，辅助形成凝胶状的铁酸盐，降低混凝土水化产物的晶胶比，提高混凝土的韧性。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物的制备及其应用方法。本发明的制备工艺简单，产品性能优异、稳定性好、适应性广。
本发明以铁盐和长链醇醚作为合成原料，制备出一种长链的醇胺铁盐，并将之用于混凝土的改性中。长链醇胺铁盐有着很好的吸附性及包覆性，能够与混凝土颗粒相结合，并引入亚铁离子参与混凝土的水化过程，提高混凝土中C4AF的含量。
本发明的技术方案如下：
一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
步骤一：以质量分数计，在惰性气氛保护的反应器中加入460-480份链状醇胺、0.15-0.45份催化剂、0.10-0.35份抗氧化剂和1.2-2.5份螯合剂，并搅拌，然后再在搅拌的条件下加入6-7份铁盐、1-2份金属盐进行反应，反应时间为2-3小时，反应体系的温度保持在0-30℃，加入完毕后，再回流2-3小时并保持加热；
步骤二：过滤除去滤渣，对滤液进行升温减压精馏，蒸发掉溶剂，得到产品液体，所得产品液体再升温减压蒸馏得到产品醇胺类铁盐。
所述的链状醇胺为四羟乙基乙二胺、羟乙基乙二胺，优选为质量比为4:1的四羟乙基乙二胺和羟乙基乙二胺组合物。
所述的铁盐为硫酸亚铁。
所述的金属盐为硫酸锌和硫酸镁的任意一种或几种组成，优选为质量比为1:1的硫酸锌和硫酸镁组合物。
所述的催化剂为无水氯化铝、氯化汞、碘液的任意一种或几种组成，优选为优选为质量比为2:3的无水氯化铝和氯化汞组合物。
所述的螯合剂为醋酸、亚氨基二琥珀酸四钠、谷氨酸N,N一二乙酸的任意一种或几种组成，优选为质量比为1:2的亚氨基二琥珀酸四钠和谷氨酸N,N一二乙酸组合物。
所述的抗氧化剂为茶多酚、维生素E、叔丁基对苯二酚的任意一种或几种组成，优选为质量比为1:1的茶多酚和叔丁基对苯二酚组合物。
一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物，由下述各组分聚合而成，各组分包括：
铁盐6-7份；
金属盐1-2份；
链状醇胺460-480份；
螯合剂1.2-2.5份；
抗氧化剂0.10-0.35份；
催化剂0.15-0.45份。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
1、本发明所制备的醇胺铁盐用于混凝土的增韧和增强改性，混凝土中C4AF的水化会消耗容易解离的CH，减少混凝土中的CH在界面上的富集，CH的解离会导致混凝土界面产生裂纹，C4AF的水化则能减少混凝土界面处裂纹的产生，提高混凝土的韧性和强度。
2、本发明在醇胺铁盐的制备中加入了抗氧化剂和螯合剂，抗氧化剂和螯合剂能够对亚铁离子起到保护的作用，螯合剂能够络合亚铁离子，防止亚铁离子被氧化成三价铁离子，抗氧化剂则能降低未络合的亚铁离子被氧化的可能性，将两者复配加入能够起到很好的保护作用。
3、本发明还在金属醇盐中引入了镁、锌等离子，镁离子有着一定的膨胀性，在混凝土中能够起到抑制其体积收缩的作用，防止混凝土出现裂纹。并且，锌离子在混凝土中也能适当改善混凝土的力学性能、耐久性能和体积稳定型，提高混凝土的强度及韧性。
具体实施方式
下面，申请人将结合具体实施例对本发明的技术方案和有益效果做进一步的详细说明，但应理解，以下实施例不应在任何程度上被理解为对本申请权利要求书所请求保护范围的限制。
实施例1
一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物，由下述各组分聚合而成，各组分包括：
铁盐：硫酸亚铁6份；
金属盐：质量比为1:1的硫酸锌和硫酸镁组合物1份；
链状醇胺：质量比为4:1的四羟乙基乙二胺和羟乙基乙二胺组合物460份；
螯合剂：质量比为1:2的亚氨基二琥珀酸四钠和谷氨酸N,N一二乙酸组合物1.7份；
抗氧化剂：质量比为1:1的茶多酚和叔丁基对苯二酚组合物0.29份；
催化剂：质量比为2:3的无水氯化铝和氯化汞组合物0.33份；
一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物的制备方法，依次包括如下操作步骤：
步骤一：在惰性气氛保护的反应器中加入460份质量比为4:1的四羟乙基乙二胺和羟乙基乙二胺组合物、0.33份质量比为2:3的无水氯化铝和氯化汞组合物、0.29份质量比为1:1的茶多酚和叔丁基对苯二酚组合物和1.7份质量比为1:2的亚氨基二琥珀酸四钠和谷氨酸N,N一二乙酸组合物，并搅拌，然后再在搅拌的条件下加入6份硫酸亚铁、1份质量比为1:1的硫酸锌和硫酸镁组合物进行反应，反应时间为2.5小时，反应体系的温度保持在20℃，加入完毕后，再回流3小时并保持加热；
步骤二：过滤除去滤渣，对滤液进行升温减压精馏，蒸发掉溶剂，得到产品液体，所得产品液体再升温减压蒸馏得到产品醇胺类铁盐，即为混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物。
实施例2-6制备方法与实施例1一样，组分区别详见表1，工艺参数区别详见表2。
表1为本发明实施例2-6与实施例1组分区别表
Figure BDA0003175019860000041
Figure BDA0003175019860000051
表2为本发明实施例2-6与实施例1工艺从参数区别表
Figure BDA0003175019860000052
Figure BDA0003175019860000061
检测数据：
将本发明的实施例与武汉四极帮砼SJ-D型混凝土增效剂配置成C50混凝土试样，经过混凝土性能检测得到下表。(平板法开裂试验抗裂性最大裂缝宽度根据JG/T157—2004行业标准中动态抗开裂性的标准进行检测)。
表3为本发明实施例1-7与对比例改性混凝土性能表
Figure BDA0003175019860000062
通过上述表3可知，本发明在净浆流动性、抗裂性能、抗弯强度和抗压强度相对于现有技术具有明显的优势。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
步骤一：以质量分数计，在惰性气氛保护的反应器中加入460-480份链状醇胺、0.15-0.45份催化剂、0.10-0.35份抗氧化剂和1.2-2.5份螯合剂，并搅拌，然后再在搅拌的条件下加入6-7份铁盐、1-2份金属盐进行反应，反应时间为2-3小时，反应体系的温度保持在0-30℃，加入完毕后，再回流2-3小时并保持加热；
步骤二：过滤除去滤渣，对滤液进行升温减压精馏，蒸发掉溶剂，得到产品液体，所得产品液体再升温减压蒸馏得到产品醇胺类铁盐；
所述的链状醇胺为四羟乙基乙二胺和/或羟乙基乙二胺；所述的铁盐为硫酸亚铁；所述的金属盐为硫酸锌和/或硫酸镁；
所述的螯合剂为醋酸、亚氨基二琥珀酸四钠、谷氨酸N,N一二乙酸的任意一种或几种组成；
所述的抗氧化剂为茶多酚、维生素E、叔丁基对苯二酚的任意一种或几种组成。
2.权利要求1所述的一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物的制备方法，其特征在于：所述的催化剂为无水氯化铝、氯化汞，碘液的任意一种或几种组成。
3.一种混凝土韧性增强型链状醇胺类铁盐组合物，其特征在于采用权利要求1或2所述制备方法所制备。
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