一種多功能幹混砂漿外加劑及其製備方法
2023-05-23 12:29:06 2
專利名稱：一種多功能幹混砂漿外加劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種多功能外加劑及其製備方法，及其應用於幹混砂漿中，屬於高分子聚合物和建築材料領域。
背景技術：
幹混砂漿是經乾燥篩分處理的細集料與膠凝材料、礦物摻合料及化學外加劑等按一定比例混合而成的固體混合物，其在使用地點按規定比例加水或配成液體拌和後使用。 保水增稠劑、可再分散膠粉、減水劑等是幹混砂漿最主要的化學外加劑，儘管它們在幹混砂漿中的總摻量大多控制在0. 01 % 5 %的範圍內，但是它們對砂漿在攪拌和施工過程中以及硬化以後的各種性能產生重要影響。在幹混砂漿中，常用的保水增稠材料是纖維素醚，主要作用是調節幹混砂漿流變性能，使拌和的砂漿有一定粘性，並保持砂漿中的水分；減水劑是一種表面活性物質，其主要作用是減少拌和水的用量，提高砂漿硬化體的強度和耐久性； 可再分散膠粉屬於有機膠凝材料，它是高分子聚合物經噴霧乾燥而成的粉狀熱塑性樹脂， 可以提高砂漿內聚力、粘結性與柔韌性。目前，單一功能的幹混砂漿外加劑已有不少品種可供選擇和使用。但是，存在的主要問題是，多品種低用量的外加劑現狀造成幹混砂漿設備變得複雜；由於各種外加劑的密度不同，造成幹混砂漿產品混合料難以勻質，導致產品質量的波動；不同功能的外加劑對水泥普遍存在相容性和適應性的問題。
發明內容
為了克服目前幹混砂漿外加劑技術缺陷，本發明的目的之一是提供一種多功能外加劑，它是在天然高分子纖維素醚分子鏈上接枝羧基、磺酸基及長碳鏈。本發明的目的之二是提供一種多功能外加劑的製備方法，該多功能外加劑是利用自由基聚合反應原理合成的一種高分子表面活性劑。本發明的目的之三是將一種多功能外加劑用於幹混砂漿，在幹混砂漿中同時起到增稠保水、分散減水和引氣的作用，並大幅度改善砂漿硬化體的綜合性能。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種多功能幹混砂漿外加劑，它是以羧甲基纖維素為原料，甲基丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸為接枝單體，過硫酸銨為引發劑共聚合成的多功能外加劑。其數均分子量為15，000 23，000，是一種白色或淡黃色固體粉末。一種多功能幹混砂漿外加劑，它的製備方法是第一步在容器內放入稱量的甲基丙烯酸並置於冷水浴中，用10%碳酸鈉溶液中和至PH接近7。中和反應完畢以後，向容器中加入2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸，混合攪拌待用。第二步稱量羧甲基纖維素放入帶有攪拌器、氮氣導管和溫度計的反應容器中，加入羧甲基纖維素質量4 10倍的去離子水。在恆溫水浴中，通氮驅氧，加熱攪拌使羧甲基纖維素完全溶解。第三步在已溶解的羧甲基纖維素溶液中，加入中和好的甲基丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸的混合液，攪拌並升溫至70°C 80°C以後，加入1. 5wt% 2. 5wt% (以羧甲基纖維素計)的引發劑過硫酸銨，保溫攪拌聚合反應8 12小時，冷卻至室溫。第四步在冷卻液中加乙醇沉析聚合物固體。該固體用75%乙醇水溶液洗滌三次，抽濾以後固體在50°C真空烘箱中乾燥2小時，粉碎後得到產品。進一步地，一種多功能外加劑各組分比例是羧甲基纖維素10 15%，甲基丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸85% 90%，甲基丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸的摩爾比是0.5 1 1 2.5。將本發明所得的一種多功能外加劑應用於幹混砂漿中，其加入量為無機膠凝材料重量的2% 10%。通過調整一種多功能外加劑的組分含量可以製得性能不同的多功能外加劑。不同配方的幹混砂漿加入不同摻量的多功能外加劑，可以產生不同用途的幹混砂漿， 如保溫砂漿、抹面砂漿、砌築砂漿等。這些砂漿的性能，均達到或超過行業或國家標準。本發明的有益效果是(1)通過分子設計原理，設計併合成的一種多功能外加劑， 把保水增稠、分散減水和引氣功能集成一體。該多功能外加劑分子結構中的纖維素片斷，具有調節幹混砂漿流變功能，可以在足夠長的時間內保持砂漿中的水分，使凝結硬化過程得以持續進行。通過接枝共聚，多功能外加劑分子結構中含有長鏈醚鍵、羧基、磺酸基等功能基團，提高了無機膠凝材料在拌和水中的分散性能，達到了高效減水的效果。同時，多功能外加劑是一種高分子表面活性劑，通過接枝共聚，可以調控主鏈結構的表面活性，產生不同效果的引氣作用。( 調整多功能外加劑製備時的各組分含量，可以得到接枝率不同、分子量不同的外加劑，從而調控多功能外加劑的性能指標，可以滿足不同用途幹混砂漿的使用要求。(3)由於使用多功能外加劑，避免了在幹混砂漿生產領域中，由於使用多種單一功能外加劑所造成的相容性差、適應性弱的缺陷，還使生產設備相對簡化。以下通過具體實施例說明本發明實施例1 第一步在容器內放入198g甲基丙烯酸並置於冷水浴中，用10%碳酸鈉溶液中和至PH接近7。中和反應完畢以後，向容器中加入402g2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸，混合攪拌待用。第二步稱量IOOg羧甲基纖維素放入帶有攪拌器、氮氣導管和溫度計的反應容器中，加入400g去離子水。在恆溫水浴中，通氮驅氧，加熱攪拌使羧甲基纖維素完全溶解。第三步在已溶解的羧甲基纖維素溶液中，加入中和好的甲基丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸的混合液，攪拌並升溫至70°C以後，加入1. 5g引發劑過硫酸銨，保溫攪拌聚合反應10小時，冷卻至室溫。第四步在冷卻液中加乙醇沉析聚合物固體。該固體用75%乙醇水溶液洗滌三次，抽濾以後固體在50°C真空烘箱中乾燥2小時，粉碎後得到多功能外加劑產品。將多功能外加劑用於聚苯板保溫系統抹面膠漿中，抹面膠漿的配合比是水泥30%，石英砂(80目)60%，石灰石粉6%，木質纖維0.3%，可再分散膠粉 0. 7%，多功能外加劑3%。加水量為膠漿稠度70%時的加水量。測定該抹面膠漿的性能指標為
項目性能指標未處理>0.10，破壞界面在膨拉伸黏結強度 / MPa脹聚苯板上浸水處理>0.40，破壞界面在膨脹聚苯板上凍融循環處理彡0.30，破壞界面在膨脹聚苯板上壓折比1.80可操作時間/h3.5實施例2 第一步在容器內放入118g甲基丙烯酸並置於冷水浴中，用10%碳酸鈉溶液中和至PH接近7。中和反應完畢以後，向容器中加入682g2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸，混合攪拌待用。第二步稱量IOOg羧甲基纖維素放入帶有攪拌器、氮氣導管和溫度計的反應容器中，加入600g去離子水。在恆溫水浴中，通氮驅氧，加熱攪拌使羧甲基纖維素完全溶解。第三步在已溶解的羧甲基纖維素溶液中，加入中和好的甲基丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸的混合液，攪拌並升溫至75°C以後，加入2. Og引發劑過硫酸銨，保溫攪拌聚合反應12小時，冷卻至室溫。第四步在冷卻液中加乙醇沉析聚合物固體。該固體用75%乙醇水溶液洗滌三次，抽濾以後固體在50°C真空烘箱中乾燥2小時，粉碎後得到多功能外加劑產品。將多功能外加劑用於配置自流平砂漿中，自流平砂漿的配合比是水泥25%，高鋁水泥20%，石英砂QO目)40%，硬石膏5%，防收縮劑0.5%，碳酸鋰0. 1，重鈣5%，多功能外加劑4.4%。加水量為自流平砂漿稠度65%時的加水量。測定該自流平砂漿的性能指標為
權利要求
1.一種多功能幹混砂漿外加劑，其特徵在於以羧甲基纖維素為原料，甲基丙烯酸和 2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸為接枝單體，過硫酸銨為引發劑共聚合成的多功能外加劑。 其數均分子量為15，000 23，000，是一種白色或淡黃色固體粉末。
2.根據權利要求1所述的一種多功能幹混砂漿外加劑，其特徵在於一種多功能外加劑各組分比例是羧甲基纖維素10 15%，甲基丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸 85% 90%，甲基丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸的摩爾比是0.5 1 1 2. 5。
3.一種多功能幹混砂漿外加劑的製備方法，其特徵在於包括以下步驟第一步在容器內放入稱量的甲基丙烯酸並置於冷水浴中，用10%碳酸鈉溶液中和至pH接近7。中和反應完畢以後，向容器中加入2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸，混合攪拌待用。第二步稱量羧甲基纖維素放入帶有攪拌器、氮氣導管和溫度計的反應容器中，加入羧甲基纖維素質量4 10倍的去離子水。在恆溫水浴中，通氮驅氧，加熱攪拌使羧甲基纖維素完全溶解。第三步在已溶解的羧甲基纖維素溶液中，加入中和好的甲基丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸的混合液，攪拌並升溫至70°C 80°C以後，加入1. 5wt% 2. 5wt% (以羧甲基纖維素計)的引發劑過硫酸銨，保溫攪拌聚合反應8 12小時，冷卻至室溫。第四步在冷卻液中加乙醇沉析聚合物固體。該固體用75%乙醇水溶液洗滌三次，抽濾以後固體在50°C真空烘箱中乾燥2小時，粉碎後得到產品。
4.一種多功能幹混砂漿外加劑用於幹混砂漿，其特徵在於一種多功能幹混砂漿外加劑在幹混砂漿中的摻加量是2 % 10 %。
全文摘要
一種多功能幹混砂漿外加劑，它是以羧甲基纖維素為原料，甲基丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙基磺酸為接枝單體，過硫酸銨為引發劑共聚合成的多功能外加劑。其數均分子量為15,000～23,000，是一種白色或淡黃色固體粉末。該多功能幹混砂漿外加劑用於配置各類幹混砂漿，在幹混砂漿中可以同時起到增稠保水、分散減水和引氣的作用，並大幅度改善砂漿硬化體的綜合性能。避免了在幹混砂漿生產領域中，由於使用多種單一功能外加劑所造成的相容性差、適應性弱的缺陷，還使生產設備相對簡化。
文檔編號C04B24/16GK102515611SQ201110412490
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月13日 優先權日2011年12月13日
發明者倪忠斌, 劉士榮, 毛明富, 陳明清, 龔雁 申請人:江南大學