一種澱粉接枝物混凝土增稠劑的製備方法與流程
2023-10-11 06:14:24 1
本發明涉及一種混凝土增稠劑的製備方法，具體涉及到一種澱粉接枝物混凝土增稠劑的製備方法，屬於混凝土外加劑領域。
背景技術：
：隨著社會的不斷進步，工業發展對工程質量要求越來越高。混凝土作為工程建設中重要材料，其性能得到了密切地重視。但是，在實際工程應用過程中，由於建築資源的消耗，市場上骨料質量變差，導致級配不合理，加上實驗室和工程上為了保證新拌混凝土的流變性能，提高聚羧酸減水劑摻量，而第三代聚羧酸高性能減水劑對摻量較其他減水劑更敏感，從而使配製的混凝土和易性不良，甚至出現離析、泌水等現象。混凝土的離析、泌水對其性能具有十分嚴重的危害，直接影響到混凝土的強度、抗風化和抗侵蝕等性能，使工程質量得不到保證。出現這一問題的原因，從根本上分析，是因為漿體粘度不夠引起其和易性、包裹性不好，從而出現離析、泌水等問題。為了提高混凝土性能，解決混凝土離析、泌水等問題，通常加入增稠劑來增加漿體的粘聚性和粘結力，從而使保證其性能的均一性。目前工程技術人員通過添加可溶高分子聚合物如聚糖類、聚乙烯醇、黃原膠、纖維素醚等作為增稠劑來改善混凝土的拌合狀態，使混凝土性能均勻優質，但都存在一定的問題。聚糖類會導致初凝和終凝時間隨其摻量的增加而延長，混凝土早期強度過低。聚乙烯醇的溶解性較差，與聚羧酸復配時易產生絮狀沉澱，使外加劑勻質性變差。黃原膠和纖維素醚一方面能有效減少混凝土泌水，但另一方面使混凝土的坍落度降低，混凝土工作性能降低，施工難度加大。上述混凝土增稠劑都很難解決實際工程問題。技術實現要素：本發明的目的是為了改進現有技術的不足而提供一種澱粉接枝物混凝土增稠劑的製備方法，其在與減水劑有很好的相容性前提下又能有效抵抗混凝土離析、泌水。本發明的技術方案為：.一種澱粉接枝物混凝土增稠劑的製備方法，其具體步驟如下：1)澱粉自由基的製備：將澱粉溶於水中，攪拌，配製成質量百分比濃度為15～30％的澱粉溶液，加熱50～70℃糊化，加入佔澱粉質量0.5～1.2％的引發劑A，反應1～2h得到澱粉自由基溶液；2)在35～60℃條件下，將不飽和醯胺小單體、不飽和磺酸類小單體、澱粉自由基溶液、引發劑B和還原劑組成的氧化-還原體系進行水相自由基聚合反應，反應時間2～4h；其中不飽和醯胺小單體、不飽和磺酸類小單體、澱粉、引發劑B和還原劑的質量比為1:(0.2～0.8):(1.2-3.3):(0.05～0.15):(0.01～0.06)；3)反應完成後用乙醇洗滌，抽濾，乾燥，用鹼液調整PH為6～7，加水得到質量百分濃度為10～20％的澱粉接枝物混凝土增稠劑。優選步驟1)中的澱粉為木薯澱粉、馬鈴薯澱粉、玉米澱粉或小麥澱粉的一種或兩種以上組合。優選步驟1)中的引發劑A為高錳酸鉀、硝酸鈰銨或過氧化苯甲醯的一種或兩種以上組合。優選步驟2)中所述不飽和醯胺類小單體用通式：R1CONR2R3表示，其中R1為2～6個碳原子的烯基，R2，R3為1～4個碳原子的烷基或者H。其中R1為2～6個碳原子的烯基，R2，R3為1～4個碳原子的烷基或者H。更優選步驟2)中所述不飽和醯胺類小單體為丙烯醯胺、異丙基丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙醯胺或N-甲基-N-乙烯基乙醯胺中的一種或兩種以上組合。優選步驟2)中的不飽和磺酸類小單體為用通式：R4SO3M表示，其中R4為3～8個碳原子的不飽和烯烴基物，M為H、金屬離子、銨基或有機胺基。更優選步驟2)中的不飽和磺酸類小單體為烯丙基磺酸鈉、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、甲基烯丙氧基磺酸鈉、乙烯基磺酸胺或苯乙烯磺酸鉀的一種或幾種組合。優選步驟2)中的引發劑B為過硫酸物或過氧化物。更優選步驟2)中的引發劑B為雙氧水、過硫酸銨、過硫酸鈉或過硫酸鉀的一種或兩種以上組合。優選步驟2)中的還原劑為亞硫酸氫鈉、吊白塊、抗壞血酸鈉或異抗壞血酸的一種或兩種以上組合；優選步驟3)中的鹼液為氫氧化鈉或氫氧化鉀的一種或兩種組合。本發明的原理是：澱粉枝化度高，屬弱共價鍵連接的碳碳雜鏈，結構上面有多個羥基，接枝活性位多，澱粉自由基接枝共聚反應較為成熟，可以通過自由基聚合在澱粉自由基上接入不飽和醯胺小單體與不飽和磺酸類小單體。不飽和醯胺小單體反應活性高，可提高接枝共聚物的分子量，使增稠性能提高，同時，醯胺基團具有良好的親水性和水解溫度性，提高了聚合物親水能力。不飽和磺酸類小單體中磺酸基團能與水通過氫鍵結合形成結合水層，同時，磺酸基團電荷密度大，結構穩定，使其對酸、鹼、鹽不敏感，增強了聚合物在水泥漿體中的適應性。澱粉主鏈長，鏈段運動受限，較強的空間位阻能力增加水泥顆粒間的距離，使水分子更容易進入，同時其有較強的吸水性能，提供較強的保水能力。其中，高分子主鏈可提供體系粘度，從而提高水泥漿體粘度，使混凝土稠度提高；側鏈醯胺基團具有良好的親水性，降低表面張力，減小水泥顆粒間的運動阻力；側鏈磺酸基團有較強的陰離子性，吸附於水泥顆粒表面，使顆粒間粘結能力增強；側鏈澱粉自由基團羥基與水形成氫鍵，具有良好親水性能，同時提供良好的空間位阻作用，適當分散水泥顆粒間距，使水分子更容易進入。有益效果：1.本發明方法所用主要原料澱粉產量高、來源豐富、廉價易得。2.本發明方法製備的澱粉接枝物混凝土增稠劑產品水溶性好，儲存時不分層，與聚羧酸減水劑復配時均一穩定，並且適應性良好。3.本發明方法在製備澱粉接枝物混凝土增稠劑產品整個製備過程中安全可靠、操作步驟簡單方便，無毒無汙染，對環境安全等優點。4.本發明方法製備的混凝土增稠劑在改善混凝土離析、泌水問題的同時保證了混凝土的工作性能。具體實施方式下面通過實施例對本發明技術方案作進一步詳細說明。實施例11)將木薯澱粉65g溶於水中，攪拌，配製成質量百分比濃度為25％的澱粉溶液，加熱69℃糊化，加入0.51g硝酸鈰銨，反應1.5h得到澱粉自由基溶液；2)在36℃條件下，將異丙基丙烯醯胺20g、烯丙基磺酸鈉4g加入反應器中，攪拌均勻，然後分別滴加含過硫酸鉀2.8g和0.9g異抗環血酸的水溶液，反應時間3h，得到澱粉接枝物；3)反應完成後用乙醇洗滌，抽濾，乾燥，用氫氧化鈉調整PH為6，加水得到質量百分比濃度為15％的澱粉接枝物混凝土增稠劑。實施例21)將玉米澱粉25g溶於水中，攪拌，配製成質量百分比濃度為30％的澱粉溶液，加熱51℃糊化，加入0.30g高錳酸鉀，反應1h得到澱粉自由基溶液；2)在60℃條件下，將丙烯醯胺20g、甲基烯丙氧基磺酸鈉15g加入反應器中，攪拌均勻，然後分別滴加含過硫酸銨1.1g和0.21g抗環血酸鈉的水溶液，反應時間4h，得到澱粉接枝物；3)反應完成後用乙醇洗滌，抽濾，乾燥，用氫氧化鈉調整PH為6，加水得到質量百分比濃度為20％的澱粉接枝物混凝土增稠劑。實施例3：1)將馬鈴薯澱粉39g溶於水中，攪拌，配製成質量百分比濃度為15％的澱粉溶液，加熱70℃糊化，加入0.195g過氧化苯甲醯，反應2h得到澱粉自由基溶液；2)在46℃條件下，將N-乙烯基吡咯烷酮20g、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸8g加入反應器中，攪拌均勻，然後分別滴加含雙氧水2.9g和1.2g亞硫酸氫鈉的水溶液，反應時間2h，得到澱粉接枝物；3)反應完成後用乙醇洗滌，抽濾，乾燥，用氫氧化鉀調整PH為7，加水得到質量百分比濃度為10％的澱粉接枝物混凝土增稠劑。實施例4：1)將小麥澱粉48g溶於水中，攪拌，配製成質量百分比濃度為17％的澱粉溶液，加熱58℃糊化，加入0.43g硝酸鈰銨，反應1.5h得到澱粉自由基溶液；2)在60℃條件下，將N-乙烯基乙醯胺20g、乙烯基磺酸胺4g加入反應器中，攪拌均勻，然後分別滴加含過硫酸鈉1.6g和0.8g異抗環血酸的水溶液，反應時間3.5h，得到澱粉接枝物；3)反應完成後用乙醇洗滌，抽濾，乾燥，用氫氧化鉀調整PH為6，加水得到質量百分比濃度為17％的澱粉接枝物混凝土增稠劑。實施例5：1)將木薯澱粉37g溶於水中，攪拌，配製成質量百分比濃度為19％的澱粉溶液，加熱62℃糊化，加入0.43g過氧化苯甲醯，反應2h得到澱粉自由基溶液；2)在38℃條件下，將N-甲基-N-乙烯基乙醯胺20g、苯乙烯磺酸鉀9g加入反應器中，攪拌均勻，然後分別滴加含雙氧水2.1g和0.67g吊白塊的水溶液，反應時間4h，得到澱粉接枝物；3)反應完成後用乙醇洗滌，抽濾，乾燥，用氫氧化鈉調整PH為7，。加水得到質量百分比濃度為13％的澱粉接枝物混凝土增稠劑。對以上實施例1到實施例5的產品進行評價，並選一種市售混凝土增稠劑羥甲基纖維素作參照。(1)水泥淨漿性能評價水泥淨漿實驗按照GB/T8076-2008《混凝土外加劑勻質性實驗方法》規定進行，基準水泥300g，用水87g；藉助DV-S數顯粘度計對樣品進行水泥淨漿增稠效果檢測，見表1。表1水泥淨漿性能評價(2)混凝土性能評價混凝土性能評價其配合比及實驗是參照JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》進行的，所用水泥為基準水泥，其中，空白實驗組不加增粘劑，使用增稠劑的實驗組增稠劑摻量為外加劑質量的2％，配合比見表2。參照GB8076-2008《混凝土外加劑》對樣品進行混凝土性能評價，見表3。表2混凝土配合比(kg/m3)水泥粉煤灰礦粉砂石外加劑水235505578310524.2175表3混凝土性能評價當前第1頁1 2 3