CN113667061A - 一种吸水树脂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种吸水树脂及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113667061A
CN113667061A CN202110977236.0A CN202110977236A CN113667061A CN 113667061 A CN113667061 A CN 113667061A CN 202110977236 A CN202110977236 A CN 202110977236A CN 113667061 A CN113667061 A CN 113667061A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
absorbent resin
parts
active material
concrete
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110977236.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113667061B (zh
Inventor
王肇嘉
李扬
郑永超
黄天勇
房桂明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Building Materials Academy of Sciences Research
Original Assignee
Beijing Building Materials Academy of Sciences Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Building Materials Academy of Sciences Research filed Critical Beijing Building Materials Academy of Sciences Research
Priority to CN202110977236.0A priority Critical patent/CN113667061B/zh
Publication of CN113667061A publication Critical patent/CN113667061A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113667061B publication Critical patent/CN113667061B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/38—Polysaccharides or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/38—Polysaccharides or derivatives thereof
    • C04B24/383—Cellulose or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/44—Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
    • C08F251/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof on to cellulose or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C08K7/26—Silicon- containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2206—Oxides; Hydroxides of metals of calcium, strontium or barium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/222—Magnesia, i.e. magnesium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
    • C08K2003/2241—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2262—Oxides; Hydroxides of metals of manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2265—Oxides; Hydroxides of metals of iron
    • C08K2003/2272—Ferric oxide (Fe2O3)
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明提供一种吸水树脂及其制备方法与应用。所述吸水树脂的原料包括：火山灰活性材料，所述火山灰活性材料的火山灰活性指数为60～95％。将该吸水树脂用于高强度自养护混凝土中，在混凝土碱性条件下火山灰活性材料的凝胶活性被激发，发生水化反应，所得水化产物填补了吸水树脂失水后留下的孔隙，可以有效的减少混凝土强度的降低，提高混凝土的强度和耐久性。

Description

一种吸水树脂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种吸水树脂及其制备方法与应用。
背景技术
随着建筑技术的发展，混凝土逐渐向轻质高强方向发展，呈现出低水胶比、水泥细度大等特点。混凝土早期强度发展较快，容易出现应力集中，从而导致混凝土开裂。在混凝土中加入超吸水树脂(SAP)可以缓慢释放水分，进一步促进水泥水化，增加混凝土的耐久性，但SAP释放水后所形成的孔隙会降低混凝土的强度。
通过有机-无机复合制备SAP，可以增加SAP的强度和耐盐性。目前已经有研究将高岭土、膨润土等无机材料在合成过程中加入到SAP中，制备有机-无机复合SAP。这种SAP比传统的吸水率和吸盐水率都有一定的提高，但加入到混凝土中仍然会降低混凝土的强度。
发明内容
本发明提供了一种吸水树脂及其制备方法与应用，该吸水树脂具有优异的保水性能，而且加入水泥基材料后，不影响水泥基材料的强度。
具体来说，本发明提供了如下技术方案：
一种吸水树脂，其原料包括：火山灰活性材料。
所述火山灰活性又称潜在水硬性，火山灰活性材料是以含活性二氧化硅和氧化铝为主要矿物的材料，其本身基本不具有水化活性或活性较弱，在外界激发条件下可与水发生反应生成胶凝材料。
本发明的吸水树脂加入到水泥基材料中后，在水泥基中的碱性条件下，火山灰活性材料的凝胶活性被激发，发生水化反应，水化产物填补了吸水树脂失水后留下的空隙，可以有效的减少混凝土强度的降低。
在优选的实施方案中，所述火山灰活性材料的火山灰活性指数为60～95％。发明人发现，如果火山灰活性材料的火山灰活性指数偏大，则制备得到的吸水树脂贮存稳定性差，在普通环境下火山灰活性材料既会发生水化反应，如果火山灰活性材料的火山灰活性指数果过低，则对水泥基材料的密实度增加幅度较小。
在优选的实施方案中，所述火山灰活性材料含有钒钛矿渣和/或表面改性剂改性的钒钛矿渣，所述表面改性剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-巯丙基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
以钒钛磁铁矿为原料在高炉炼铁时产生的废渣称为钒钛矿渣。钒钛矿渣的主要化学成分为CaO、Si02、Al2O3、MgO等。发明人发现，钒钛矿渣的火山灰活性最适宜用作本发明的火山灰活性材料，利用其制备的复合吸水树脂吸液率高，在吸水树脂制作过程中基本与水不反应，当吸水树脂加入到水泥基材料中后，在水泥基中的碱性条件下，钒钛矿渣被激发发生水化反应，形成水化硅酸钙，进而避免了混凝土强度的降低，兼顾了优异的贮存稳定性和提高混凝土耐久性能。
在优选的实施方案中，所述吸水树脂的原料包括聚合单体、中和剂、水溶性纤维素、引发剂、交联剂和所述火山灰活性材料；
在更优选的实施方案中，
所述聚合单体为丙烯酸和/或丙烯酰胺；
和/或，所述中和剂选自氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾中的一种或多种；
和/或，所述水溶性纤维素选自羧甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖中的一种或多种；
和/或，所述引发剂为过硫酸钾和/或过硫酸铵；
和/或，所述交联剂为N，N′-亚甲基双丙烯酰胺。
在优选的实施方案中，所述吸水树脂的原料包括50～80重量份聚合单体、10～20重量份中和剂、1～5重量份水溶性纤维素、0.03～0.40重量份引发剂、0.01～0.06重量份交联剂、1～10重量份所述火山灰活性材料。
本发明还保护上述吸水树脂的制备方法，包括以下步骤：
将聚合单体、中和剂和水混合，得到部分中和的聚合单体溶液；
将所述部分中和的聚合单体溶液、水溶性纤维素、引发剂、交联剂和火山灰活性材料混合，得到待聚合料液；
将所述待聚合料液引发聚合反应，得到所述吸水树脂。
在优选的实施方案中，所述部分中和的聚合单体溶液中，聚合单体的中和度为70～90％。
在优选的实施方案中，通过加热引发所述聚合反应，加热温度为50～80℃，加热时间为2～4h。
本发明还保护上述的吸水树脂或上述制备方法制得的吸水树脂在混凝土添加剂领域中的应用。添加上述吸水树脂的混凝土，吸水树脂中有机组分缓慢释放水分，促进胶凝材料水化，减少混凝土收缩开裂；同时，在混凝土中碱性条件下火山灰活性材料激发出潜在的胶凝活性，水化产物填补有机组分失水后留下的孔隙，减少这些孔隙导致混凝土强度降低，有效降低混凝土的收缩，提高混凝土的耐久性，且不降低混凝土的强度。
本发明还保护一种自养护混凝土，其原料包括上述的吸水树脂或上述制备方法制得的吸水树脂；优选的，所述原料包括：水泥600～900重量份、砂子800～1000重量份、石子400～450重量份、水160～170重量份、减水剂20～25重量份、吸水树脂1～5重量份。
本发明所取得的有益效果：
本发明提供的吸水树脂中，火山灰活性材料提供骨架，有机组分吸收液体，进入到混凝土中后火山灰活性材料反应形成胶凝材料，填补失水后的空隙，有效阻止了混凝土强度的降低，为高强混凝土的发展提供了有力的技术支持。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。
以下实施例中，所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
以下实施例中，所述钒钛矿渣粉来源于河北省承德地区某厂，具体成分如下表：
钒钛矿渣的化学组成(wt％)
Figure BDA0003227967130000041
以下实施例中，所述改性钒钛矿渣粉通过以下方法制备得到：将5kg钒钛矿渣粉和50kg碳酸氢铵水溶液(浓度为10％)投入反应釜中，搅拌均匀后，在150℃下烘干得到羟基活化的钒钛矿渣粉；然后将9.5kg所述羟基活化的钒钛矿渣粉和9.5kgγ-巯丙基三乙氧基硅烷乙醇水溶液(浓度为10％)加入反应釜中，反应1h，在120℃下焙烧2h，得到改性钒钛矿渣粉。
实施例1
本实施例提供一种有机-无机复合吸水树脂SAF，制备方法包括以下步骤：
将60kg丙烯酸、13kg氢氧化钠和80kg水进行混合，释放大量的热，得到部分中和的小分子单体溶液；
将中和的小分子单体溶液和4kg海藻酸钠加入到反应釜中，快速搅拌5分钟，混合均匀，无大块团聚体出现；向反应釜中加入0.125kg过硫酸铵和0.06kg N,N′-亚甲基双丙烯酰胺，快速搅拌并加热；
加热到45℃后，向反应釜中加入2kg钒钛矿渣粉(火山灰活性指数为75)，反应3小时后，停止加热，得到超吸水树脂。将所述吸水树脂剪成小块，105℃烘干后，粉磨得到吸水树脂。
实施例2
本实施例提供一种有机-无机复合吸水树脂SAFG，该制备方法包括以下步骤：
将50kg丙烯酸、10kg丙烯酰胺、11kg氢氧化钠和80kg水进行混合，释放大量的热，得到部分中和的小分子单体溶液；
将中和的小分子单体溶液和4kg海藻酸钠加入到反应釜中，快速搅拌5分钟，混合均匀，无大块团聚体出现；向反应釜中加入0.125kg过硫酸铵和0.06kgN,N′-亚甲基双丙烯酰胺，快速搅拌并加热；
加热到45℃后，向反应釜中加入5kg改性钒钛矿渣粉(火山灰活性指数为77)，反应3.5小时后，停止加热，得到超吸水树脂。将所述吸水树脂剪成小块，105℃烘干后，粉磨得到吸水树脂。
实施例3
本实施例提供一种有机-无机复合吸水树脂CMFG，该制备方法包括以下步骤：
将50kg丙烯酸、15kg丙烯酰胺、11kg氢氧化钠和80kg水进行混合，释放大量的热，得到部分中和的小分子单体溶液；
将中和的小分子单体溶液和3.5kg羧甲基纤维素加入到反应釜中，快速搅拌5分钟，混合均匀，无大块团聚体出现；向反应釜中加入0.20kg过硫酸钾和0.025kg N，N′-亚甲基双丙烯酰胺，快速搅拌并加热；
加热到45℃后，向反应釜中加入5kg改性钒钛矿渣粉，反应4小时后，停止加热，得到超吸水树脂。将所述吸水树脂剪成小块，105℃烘干后，粉磨得到吸水树脂。
实施例4
本实施例提供一种有机-无机复合吸水树脂CTFG，该制备方法包括以下步骤：
将50kg丙烯酸、10kg丙烯酰胺、11kg氢氧化钠和80kg水进行混合，释放大量的热，得到部分中和的小分子单体溶液；
将中和的小分子单体溶液和3.5kg壳聚糖加入到反应釜中，快速搅拌5分钟，混合均匀，无大块团聚体出现；向反应釜中加入0.40kg过硫酸钾和0.05kgN,N′-亚甲基双丙烯酰胺，快速搅拌并加热；
加热到45℃后，向反应釜中加入5kg改性钒钛矿渣粉，反应3小时后，停止加热，得到超吸水树脂。将所述吸水树脂剪成小块，105℃烘干后，粉磨得到吸水树脂。
实施例5
本实施例提供一种有机-无机复合吸水树脂SAMG，该制备方法包括以下步骤：
将50kg丙烯酸、10kg丙烯酰胺、11kg氢氧化钠和80kg水进行混合，释放大量的热，得到部分中和的小分子单体溶液；
将中和的小分子单体溶液和3.5kg海藻酸钠加入到反应釜中，快速搅拌5分钟，混合均匀，无大块团聚体出现；向反应釜中加入0.40kg过硫酸钾和0.05kgN,N′-亚甲基双丙烯酰胺，快速搅拌并加热；
加热到45℃后，向反应釜中加入5kg火山灰活性指数105％的S105矿粉，反应3小时后，停止加热，得到超吸水树脂。将所述吸水树脂剪成小块，105℃烘干后，粉磨得到吸水树脂。
实施例6
本实施例提供一种有机-无机复合吸水树脂SAFA，该制备方法包括以下步骤：
将50kg丙烯酸、10kg丙烯酰胺、11kg氢氧化钠和80kg水进行混合，释放大量的热，得到部分中和的小分子单体溶液；
将中和的小分子单体溶液和3.5kg海藻酸钠加入到反应釜中，快速搅拌5分钟，混合均匀，无大块团聚体出现；向反应釜中加入0.40kg过硫酸钾和0.05kgN,N′-亚甲基双丙烯酰胺，快速搅拌并加热；
加热到45℃后，向反应釜中加入5kg二级粉煤灰(火山灰活性指数为70)，反应3小时间后，停止加热，得到超吸水树脂。将所述吸水树脂剪成小块，105℃烘干后，粉磨得到吸水树脂。
对比例1
本实施例提供一种纯有机吸水树脂SAPP，该制备方法包括以下步骤：
将50kg丙烯酸、10kg丙烯酰胺、11kg氢氧化钠和80kg水进行混合，释放大量的热，得到部分中和的小分子单体溶液；
将中和的小分子单体溶液和3.5kg海藻酸钠加入到反应釜中，快速搅拌5分钟，混合均匀，无大块团聚体出现；向反应釜中加入0.40kg过硫酸钾和0.05kgN，N′-亚甲基双丙烯酰胺，快速搅拌并加热到45℃进行反应；
反应3小时后，停止加热，得到超吸水树脂。将所述吸水树脂剪成小块，105℃烘干后，粉磨得到吸水树脂。
实验例1(吸水率实验)
称取0.50g吸水树脂放入到100目的尼龙网袋中，称取吸液前尼龙网袋和吸水树脂的总质量m1，将网袋浸泡在自来水和饱和氢氧化钙溶液中，浸泡2h后取出尼龙网袋，悬挂15分钟至网袋不再滴水后，称取吸液后尼龙网袋质量和超吸水树脂总质量m2。
吸液率＝(m2-m1)/0.5；测试结果如表1。
表1吸水树脂的吸水率
Figure BDA0003227967130000081
实验例2(自养护混凝土性能测试)
测试所用的自养护混凝土的原材料如下所示：
原材料采用：P.I 42.5水泥，河砂细度模数2.8小砂子，石英石(1～0.5mm和0.5～0.08mm两级级配)大砂子，二级粉煤灰，S95矿粉，聚羧酸减水剂，实施例1-6制备的吸水树脂SAF、SAFG、CMFG、CTFG、SAMG、SAFA中的一种或对比例1制备的吸水树脂SAPP。
所述的自养护混凝土的配方如下表2所示。
表2自养护混凝土配合比(kg/m3)
Figure BDA0003227967130000082
Figure BDA0003227967130000091
按照GB50080、GB50081和GB50082测试混凝土的流动性、28天抗压强度和28天混凝土收缩，结果如表3所示：
表3自养护混凝土的性能
试验组 坍落度/mm 28d抗压强度/MPa 28d干燥收缩/×10<sup>-6</sup>
1 220 99.05 634
2 225 83.73 378
3 210 85.61 329
4 215 98.70 333
5 210 96.53 356
6 210 89.10 325
7 215 109.75 320
8 210 110.80 264
9 215 102.90 306
10 210 101.65 243
由表3可见，试验组1为基准组，试验组2将粉煤灰、有机吸水树脂加入到混凝土中，实验组3将矿渣粉、吸水树脂加入到混凝土中，试验组4将粉煤灰与有机吸水树脂复合后加入到混凝土，试验组5将矿粉与有机吸水树脂复合后加入到混凝土，实验组6为只加有机吸水树脂。试验发现无论以何种形式加入到混凝土中，粉煤灰、矿粉和有机吸水树脂都可以降低混凝土的干燥收缩，试验组2～6，分别降低收缩40％，48％，48％，44％和49％，但是将粉煤灰或矿粉与有机组分分开加入到混凝土中会降低混凝土的强度。实验组2～6，分别降低强度15％，14％，3％、0％和1％。
试验组7～10组为加入不同类型的有机-矾钛矿渣粉进行试验。试验发现，7～10组的干燥收缩分别降低了50％、58％、52％和60％，显著降低了混凝土的干燥收缩。而且其分别增加混凝土的强度11％、12％、4％和3％。
掺加吸水树脂SAMG的试验组5，混凝土的强度略有降低；掺加有机-粉煤灰复合吸水树脂SAFA的试验组4，混凝土的强度基本不变。这两组都没能像7～10组那样增加混凝土28天的强度，主要是因为SAMG和SAFA吸收饱和氢氧化钙溶液量较小(表1)，对混凝土后期的养护作用没有有机-矾钛矿渣好。同时，SAMG中所用S105矿粉的火山灰活性较高，在制备吸水树脂过程中可能有部分已经发生水化，也影响了后期的补强作用。
通过以上对比可以发现，掺加纯有机吸水树脂会降低混凝土的强度，掺加有机-无机复合吸水树脂可以增加混凝土的强度，但要求复合吸水树脂有较好的吸收饱和氢氧化钙溶液的能力，且复合吸水树脂中的无机组分的火山灰活性不能太高。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对其作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种吸水树脂，其特征在于，其原料包括：火山灰活性材料。
2.根据权利要求1所述的吸水树脂，其特征在于，所述火山灰活性材料的火山灰活性指数为60～95％。
3.根据权利要求1或2所述的吸水树脂，其特征在于，所述火山灰活性材料含有钒钛矿渣和/或表面改性剂改性的钒钛矿渣。
4.根据权利要求1-3任一项所述的吸水树脂，其特征在于，所述原料包括聚合单体、中和剂、水溶性纤维素、引发剂、交联剂和所述火山灰活性材料；
优选的，
所述聚合单体为丙烯酸和/或丙烯酰胺；
和/或，所述中和剂选自氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾中的一种或多种；
和/或，所述水溶性纤维素选自羧甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖中的一种或多种；
和/或，所述引发剂为过硫酸钾和/或过硫酸铵；
和/或，所述交联剂为N,N′-亚甲基双丙烯酰胺。
5.根据权利要求4所述的吸水树脂，其特征在于，所述原料包括50～80重量份聚合单体、10～20重量份中和剂、1～5重量份水溶性纤维素、0.03～0.40重量份引发剂、0.01～0.06重量份交联剂、1～10重量份所述火山灰活性材料。
6.权利要求1-5任一项所述的吸水树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚合单体、中和剂和水混合，得到部分中和的聚合单体溶液；
将所述部分中和的聚合单体溶液、水溶性纤维素、引发剂、交联剂和火山灰活性材料混合，得到待聚合料液；
将所述待聚合料液引发聚合反应，得到所述吸水树脂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述部分中和的聚合单体溶液中，聚合单体的中和度为70～90％。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，通过加热引发所述聚合反应，加热温度为50～80℃，加热时间为2～4h。
9.权利要求1-5任一项所述的吸水树脂或权利要求6-8任一项制备方法制得的吸水树脂在混凝土添加剂领域中的应用。
10.一种自养护混凝土，其特征在于，其原料包括权利要求1-5任一项所述的吸水树脂或权利要求6-8任一项制备方法制备得到吸水树脂；优选的，所述原料包括：水泥600～900重量份、砂子800～1000重量份、石子400～450重量份、水160～170重量份、减水剂20～25重量份、吸水树脂1～5重量份。
CN202110977236.0A 2021-08-24 2021-08-24 一种吸水树脂及其制备方法与应用 Active CN113667061B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110977236.0A CN113667061B (zh) 2021-08-24 2021-08-24 一种吸水树脂及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110977236.0A CN113667061B (zh) 2021-08-24 2021-08-24 一种吸水树脂及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113667061A true CN113667061A (zh) 2021-11-19
CN113667061B CN113667061B (zh) 2023-06-02

Family

ID=78545871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110977236.0A Active CN113667061B (zh) 2021-08-24 2021-08-24 一种吸水树脂及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113667061B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114249567A (zh) * 2021-12-06 2022-03-29 纳思同(无锡)科技发展有限公司 一种超高性能混凝土及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120298012A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 Premier Magnesia, Llc Admixtures for Shrink Crack Reduction of Portland Cement-Based Mortars and Concretes
US20160326054A1 (en) * 2015-04-29 2016-11-10 Purdue Research Foundation Cementitious mixtures, compositions for use in cementitious mixtures, and methods of producing cementitious mixtures
CN110606690A (zh) * 2019-09-23 2019-12-24 长安大学 增强型混凝土内养护高吸水微球材料及制备方法
US20200102498A1 (en) * 2018-10-02 2020-04-02 Imam Abdulrahman Bin Faisal University Pozzolan polymer composite for soil amendment
US20200199023A1 (en) * 2018-12-22 2020-06-25 National Taiwan Normal University Preparation of pozzolanic material-containing amphoteric composite hydrogel and use thereof
WO2020209057A1 (ja) * 2019-04-09 2020-10-15 株式会社日本触媒 セメント用添加剤、セメント混和剤、セメント組成物、成形体、および成形体の強度向上方法
CN112661458A (zh) * 2020-12-25 2021-04-16 北京金隅混凝土有限公司 一种抗裂性大体积混凝土及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120298012A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 Premier Magnesia, Llc Admixtures for Shrink Crack Reduction of Portland Cement-Based Mortars and Concretes
US20160326054A1 (en) * 2015-04-29 2016-11-10 Purdue Research Foundation Cementitious mixtures, compositions for use in cementitious mixtures, and methods of producing cementitious mixtures
US20200102498A1 (en) * 2018-10-02 2020-04-02 Imam Abdulrahman Bin Faisal University Pozzolan polymer composite for soil amendment
US20200199023A1 (en) * 2018-12-22 2020-06-25 National Taiwan Normal University Preparation of pozzolanic material-containing amphoteric composite hydrogel and use thereof
WO2020209057A1 (ja) * 2019-04-09 2020-10-15 株式会社日本触媒 セメント用添加剤、セメント混和剤、セメント組成物、成形体、および成形体の強度向上方法
CN110606690A (zh) * 2019-09-23 2019-12-24 长安大学 增强型混凝土内养护高吸水微球材料及制备方法
CN112661458A (zh) * 2020-12-25 2021-04-16 北京金隅混凝土有限公司 一种抗裂性大体积混凝土及其制备方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HIROSHI YAMANE, TSUYOSHI IDEGUCHI, MASAMITSU TOKUDA, HIROAKI KOG: "Fundamental characteristics for ground-resistance reducing material using water-absorbent polymer", 《JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE》 *
刘数华等: "《混凝土辅助胶凝材料》", 30 June 2010, 中国建材工业出版社 *
张蕊等: "SAP对火山灰混凝土收缩性能的改善作用", 《建筑材料学报》 *
张蕊等: "内养护水引入方式对高性能混凝土强度的影响", 《混凝土与水泥制品》 *
林宗寿等: "《无机非金属材料工学》", 31 August 2014, 武汉理工大学出版社 *
鞠家佳等: "SAP与硅灰复掺对水泥强度与电阻率的影响", 《混凝土与水泥制品》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114249567A (zh) * 2021-12-06 2022-03-29 纳思同(无锡)科技发展有限公司 一种超高性能混凝土及其制备方法
CN114249567B (zh) * 2021-12-06 2022-08-09 纳思同(无锡)科技发展有限公司 一种超高性能混凝土及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113667061B (zh) 2023-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109824300B (zh) 一种糯米灰浆及其制备方法
CN109400076A (zh) 一种高强度混凝土及其制备工艺
CN112047666B (zh) 一种碱激发高炉镍铁渣喷射混凝土
CN111363077A (zh) 一种聚合物水泥基材料及其制备方法与应用
CN112521113B (zh) 一种低温水化硬化凝胶材料及其制备方法和应用
CN109305792B (zh) 一种土壤固化剂、制备方法以及土壤固化施工方法
CN111807779B (zh) 高强度耐水土体固结剂
CN111646773B (zh) 一种锂渣混凝土的制备方法
CN110627461B (zh) 一种应用于高寒区域超高性能混凝土及其制备方法
CN113667061B (zh) 一种吸水树脂及其制备方法与应用
CN115925306B (zh) 一种硅酸二钙活化剂及其制备方法和应用
CN111960719B (zh) 一种轻骨料混凝土及其制备方法
CN110981271B (zh) 超高性能混凝土专用复合抗裂剂
CN112521099A (zh) 一种快速凝固混凝土生产工艺
CN115231893B (zh) 补偿收缩自密实膨胀混凝土及其制备方法
CN115745447B (zh) 废弃混凝土再生制备混凝土及其制备方法
CN116396099A (zh) 一种发泡混凝土及其制备工艺
CN113233850B (zh) 一种改性混凝土及其制备方法
JPH0412043A (ja) 水硬性結合材
Fang et al. Autogenous shrinkage of alkali-activated fly ash-slag pastes with and without SAP
CN116462439B (zh) 一种电石渣基低收缩激发剂及其制备方法和应用
CN115432952B (zh) 一种钢渣早期活性激发剂及其制备方法和应用
CN115611582B (zh) 一种低收缩快凝早强混凝土及其制备方法
CN114180916B (zh) 一种轻质高强抗开裂自修复凝灰岩混凝土及其制备方法
CN113772990B (zh) 一种高强混凝土专用外加剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant