CN105776942B - 一种醚化纤维素增强聚羧酸减水剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种醚化纤维素增强聚羧酸减水剂，本发明首先采用1,4‑丁烷磺内酯改性纤维素，将丁基磺酸基团引入到纤维素分子链上，提高了其在水中的溶解性，然后利用NN‑亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以水为反应液，得到了交联改性的小单体丙烯酸，最后将其参与到聚羧酸的合成中，其在反应中可以产生粘度较低的共聚物溶液，对水泥具有较高的分散作用，而预先处理纤维素中加入的马来酸酐增强了在减水剂分子结构中羧酸基阴离子的极性，对水泥粒子极性的表面具有更强的吸附作用，高密度阴离子基团提高了水泥粒子间的静电斥力，改善了与水泥之间的相容性，提高了减水率。

Description

一种醚化纤维素增强聚羧酸减水剂及其制备方法
技术领域
本发明主要涉及减水剂领域，尤其涉及一种醚化纤维素增强聚羧酸减水剂及其制备方法。
背景技术
聚羧酸系减水剂是一种高性能减水剂，是水泥混凝土运用中的一种水泥分散剂。广泛应用于公路、桥梁、大坝、隧道、高层建筑等工程。该品绿色环保，不易燃，不易爆，可以安全使用火车和汽车运输；
在很多混凝土工程中，萘系等传统高效混凝土由于技术性能的局限性，越来越不能满足工程需要。在国内外备受关注的新一代减水剂，聚羧酸系高性能减水剂，由于真正做到了依据分散水泥作用机理设计有效的分子结构，具有超分散型，能防止混凝土坍落度损失而不引起明显缓凝，低掺量下发挥较高的塑化效果，流动性保持性好、水泥适应广分子构造上自由度大、合成技术多、高性能化的余地很大，对混凝土增强效果显著，能降低混凝土收缩，有害物质含量极低等技术性能特点，赋予了混凝土出色的施工和易性、良好的强度发展、优良的耐久性、聚羧酸系高性能减水剂具有良好的综合技术性能优势及环保特点，符合现代化混凝土工程的需要；
聚羧酸系减水剂可以与木钙减水剂复合使用，但不能与萘系、密胺系、氨基磺酸系等减水剂混合使用；聚羧酸系减水剂经常用于配制低水灰比的混凝土，在低水胶比条件下混凝土坍落度损失较快，聚羧酸系减水剂与水泥之间的相容性问题仍然存在，影响了聚羧酸减水剂的性能。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种与水泥之间相容性较好的醚化纤维素增强聚羧酸减水剂。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种醚化纤维素增强聚羧酸减水剂，其特征在于：它是由下述重量份的原料组成的：
微晶纤维素3-4、马来酸酐20-25、烷基糖苷0.03-0.05、sp-80 0.1-0.2、1,4-丁烷磺内酯2-3、10-16mol/l的氢氧化钠20-27、烯丙醇聚氧乙烯醚20-30、丙烯酸羟乙酯10-20、丙烯酰胺20-30、过硫酸铵6-20、辛基酚聚氧乙烯醚10-14、甲基丙烯磺酸钠30-47、丙烯酸40-50、NN-亚甲基双丙烯酰胺0.1-0.2、过硫酸钾0.16-0.2、巯基乙酸3-4。
一种醚化木质素增强聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述微晶纤维素加入到其重量7-9倍的异丙醇中，搅拌条件下加入马来酸酐、sp-80，滴加1-2mol/l的硫酸溶液，条件pH为2-3，置于50-60℃的水浴中保温反应5-6小时，出料，用氢氧化钠溶液调节pH至中性，减压蒸出水分和异丙醇，用去离子水反复洗涤，在60-65℃下真空干燥2-3小时，得预处理纤维素；
(2)将上述烷基糖苷加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述10-16mol/l的氢氧化钠，搅拌均匀，为活化液；
(3)将上述预处理纤维素加入到其重量10-12倍的异丙醇中，加入上述活化液，在室温下搅拌40-50分钟，加入1,4-丁烷磺内酯，升高温度为80-85℃，保温反应4-5小时，冷却至室温，抽滤，甲醇洗3-4次，再次抽滤，得醚化纤维素；
(4)将上述烯丙醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、上述过硫酸铵重量的40-50％混合，搅拌均匀，加入混合料重量10-12倍的蒸馏水，搅拌均匀，为大单体溶液；
(5)将上述醚化纤维素加入到其重量10-12倍的去离子水中，加入过硫酸钾，升高温度为60-70℃，搅拌混合20-30分钟，加入丙烯酸、NN-亚甲基双丙烯酰胺，在氮气保护下搅拌反应2-3小时，得醚化纤维素交联丙烯酸；
(6)将上述醚化纤维素交联丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠混合，加入到混合料重量3-4倍的蒸馏水，搅拌均匀，为小单体溶液；
(7)将剩余的过硫酸铵与巯基乙酸混合，加入到混合料重量5-6倍的去离子水中，搅拌均匀，为助剂；
(8)将上述大单体溶液加入到反应釜中，控制反应釜温度为60-65℃，一边滴加小单体溶液，一边滴加助剂，小单体溶液的滴加时间为3-4小时，助剂的滴加时间为2-3小时，滴加完毕在45-50℃下保温反应100-120分钟，加入氢氧化钠，调节pH为中性，即得所述聚羧酸减水剂。
本发明的优点是：
本发明首先采用1,4-丁烷磺内酯改性纤维素，将丁基磺酸基团引入到纤维素分子链上，提高了其在水中的溶解性，然后利用NN-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以水为反应液，得到了交联改性的小单体丙烯酸，最后将其参与到聚羧酸的合成中，其在反应中可以产生粘度较低的的共聚物溶液，对水泥具有较高的分散作用，而预先处理纤维素中加入的马来酸酐增强了在减水剂分子结构中羧酸基阴离子的极性，对水泥粒子极性的表面具有更强的吸附作用，高密度阴离子基团提高了水泥粒子间的静电斥力，改善了与水泥之间的相容性，提高了减水率。
具体实施方式
实施例1
一种醚化纤维素增强聚羧酸减水剂，它是由下述重量份的原料组成的：
微晶纤维素4、马来酸酐25、烷基糖苷0.05、sp-80 0.2、1,4-丁烷磺内酯2-3、16mol/l的氢氧化钠27、烯丙醇聚氧乙烯醚30、丙烯酸羟乙酯20、丙烯酰胺30、过硫酸铵10、辛基酚聚氧乙烯醚14、甲基丙烯磺酸钠47、丙烯酸50、NN-亚甲基双丙烯酰胺0.2、过硫酸钾0.16、巯基乙酸3。
一种醚化木质素增强聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述微晶纤维素加入到其重量9倍的异丙醇中，搅拌条件下加入马来酸酐、sp-80，滴加1mol/l的硫酸溶液，条件pH为3，置于60℃的水浴中保温反应5小时，出料，用氢氧化钠溶液调节pH至中性，减压蒸出水分和异丙醇，用去离子水反复洗涤，在65℃下真空干燥2小时，得预处理纤维素；
(2)将上述烷基糖苷加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述16mol/l的氢氧化钠，搅拌均匀，为活化液；
(3)将上述预处理纤维素加入到其重量10-12倍的异丙醇中，加入上述活化液，在室温下搅拌50分钟，加入1,4-丁烷磺内酯，升高温度为85℃，保温反应4小时，冷却至室温，抽滤，甲醇洗4次，再次抽滤，得醚化纤维素；
(4)将上述烯丙醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、上述过硫酸铵重量的50％混合，搅拌均匀，加入混合料重量12倍的蒸馏水，搅拌均匀，为大单体溶液；
(5)将上述醚化纤维素加入到其重量12倍的去离子水中，加入过硫酸钾，升高温度为70℃，搅拌混合30分钟，加入丙烯酸、NN-亚甲基双丙烯酰胺，在氮气保护下搅拌反应2小时，得醚化纤维素交联丙烯酸；
(6)将上述醚化纤维素交联丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠混合，加入到混合料重量3倍的蒸馏水，搅拌均匀，为小单体溶液；
(7)将剩余的过硫酸铵与巯基乙酸混合，加入到混合料重量6倍的去离子水中，搅拌均匀，为助剂；
(8)将上述大单体溶液加入到反应釜中，控制反应釜温度为65℃，一边滴加小单体溶液，一边滴加助剂，小单体溶液的滴加时间为4小时，助剂的滴加时间为2小时，滴加完毕在50℃下保温反应120分钟，加入氢氧化钠，调节pH为中性，即得所述聚羧酸减水剂。
性能测试：
减水率：23；
泌水率比：71；
抗压强度比：1d：187；
3d：175；
5d：161；
7d：144；
水泥净浆流动度：220。

Claims (1)

1.一种醚化纤维素增强聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：该制备方法中所用原料由下述重量份组成的：
微晶纤维素3-4、马来酸酐20-25、烷基糖苷0.03-0.05、sp-80 0.1-0.2、1,4-丁烷磺内酯2-3、10-16mol/l的氢氧化钠20-27、烯丙醇聚氧乙烯醚20-30、丙烯酸羟乙酯10-20、丙烯酰胺20-30、过硫酸铵6-20、辛基酚聚氧乙烯醚10-14、甲基丙烯磺酸钠30-47、丙烯酸40-50、NN-亚甲基双丙烯酰胺0.1-0.2、过硫酸钾0.16-0.2、巯基乙酸3-4；
所述的醚化木质素增强聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述微晶纤维素加入到其重量7-9倍的异丙醇中，搅拌条件下加入马来酸酐、sp-80，滴加1-2mol/l的硫酸溶液，调节pH为2-3，置于50-60℃的水浴中保温反应5-6小时，出料，用氢氧化钠溶液调节pH至中性，减压蒸出水分和异丙醇，用去离子水反复洗涤，在60-65℃下真空干燥2-3小时，得预处理纤维素；
(2)将上述烷基糖苷加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述10-16mol/l的氢氧化钠，搅拌均匀，为活化液；
(3)将上述预处理纤维素加入到其重量10-12倍的异丙醇中，加入上述活化液，在室温下搅拌40-50分钟，加入1,4-丁烷磺内酯，升高温度为80-85℃，保温反应4-5小时，冷却至室温，抽滤，甲醇洗3-4次，再次抽滤，得醚化纤维素；
(4)将上述烯丙醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、上述过硫酸铵重量的40-50％混合，搅拌均匀，加入混合料重量10-12倍的蒸馏水，搅拌均匀，为大单体溶液；
(5)将上述醚化纤维素加入到其重量10-12倍的去离子水中，加入过硫酸钾，升高温度为60-70℃，搅拌混合20-30分钟，加入丙烯酸、NN-亚甲基双丙烯酰胺，在氮气保护下搅拌反应2-3小时，得醚化纤维素交联丙烯酸；
(6)将上述醚化纤维素交联丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠混合，加入到混合料重量3-4倍的蒸馏水，搅拌均匀，为小单体溶液；
(7)将剩余的过硫酸铵与巯基乙酸混合，加入到混合料重量5-6倍的去离子水中，搅拌均匀，为助剂；
(8)将上述大单体溶液加入到反应釜中，控制反应釜温度为60-65℃，一边滴加小单体溶液，一边滴加助剂，小单体溶液的滴加时间为3-4小时，助剂的滴加时间为2-3小时，滴加完毕在45-50℃下保温反应100-120分钟，加入氢氧化钠，调节pH为中性，即得所述聚羧酸减水剂。
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