CN1298662C - 含高沸醇木质素或其衍生物的混凝土复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种含高沸醇木质素或其衍生物的混凝土复合材料及其制备方法，它解决了现有技术从造纸“黑液”中提取木质素磺酸盐所带来的上述缺陷，提供一种纯度高、加工工艺简单、容易实施，而且对混凝土的改性效果好的含高沸醇木质素或其衍生物的混凝土复合材料及其制备方法。它包含有高沸醇木质素或它的衍生物5-80份，环氧氯丙烷或环氧丙烷与醇类的混合液10-95份，水泥、砂石类原料5-80份，固化剂0.05-5份。本发明可以根据不同水泥砂浆或混凝土制品改性的需要，挑选合适类型的髙沸醇木质素添加剂，改善了水泥砂浆或混凝土制品的韧性，增加抗渗性能，改性效果好。且加工工艺简单、容易实施，可以降低生产成本，提高产品的竞争力。
Description
技术领域：
本发明属于建材水泥工业，本发明涉及利用高沸醇木质素及其高沸醇木质素衍生物作为水泥砂浆或混凝土改性助剂的工艺和配方。
背景技术：
以前在建材水泥，混凝土工业中有使用木质素磺酸盐作为减水剂的先例，但是木质素磺酸盐是从传统的造纸“黑液”中提取得到的，不仅杂质含量很高，而且植物原料中的天然木质素在碱和亚硫酸盐的蒸煮后发生重大的结构改变，木质素磺酸盐作为减水剂有一定的效果，但对水泥砂浆或混凝土改性并没有产生高聚物效果。
发明内容：
本发明解决了现有技术从造纸“黑液”中提取木质素磺酸盐所带来的上述缺陷，提供一种纯度高、加工工艺简单、容易实施，而且对混凝土的改性效果好的高沸醇木质素衍生物-混凝土复合材料的制备。
本发明的技术方案如下：
(一)含高沸醇木质素或其衍生物的混凝土复合材料：它包含有下列成分，各成分的重量份数比为：
高沸醇木质素或它的衍生物 5-80份，
环氧氯丙烷或环氧氯丙烷与醇类的混合液 10-95份，
水泥、砂石类原料 5-80份，
胺类或酸酐类或酚醛类或聚硫醇型或多元异氰酸酯型固化剂中的一种或一种以上 0.05-5份。
(二)制备工艺：
1、先把水泥混凝土复合材料按性能指标所需要的砂、鹅卵石或碎石、水泥和水混合均匀，备用；
2、将高沸醇木质素或它的衍生物与环氧氯丙烷或环氧氯丙烷与醇类的混合液混合，还添加双酚A型或其它类型环氧树脂，所述的其它类型环氧树脂为双酚F型、双酚S型、氢化双酚A型或线性酚醛型，充分搅拌使之完全溶解或加热使之完全溶解；
3、将上述形成的混合溶液加入到水泥砂浆中，即将步骤1的混合物和步骤2的混合液混合，充分搅拌使之混合均匀，并加入胺类或酸酐类或酚醛类或聚硫醇型或多元异氰酸酯型固化剂中的一种或一种以上；
4、放置使之固化。
本发明特点如下：
1、本发明采用的高沸醇木质素，在一定温度、压力条件下，使木质素溶解于高沸点的醇类溶剂之中，令它与纤维素分离。高沸醇木质素的制备过程除溶剂外没有添加其他化学药剂，得到的高沸醇木质素纯度高，灰分含量比传统的木质素磺酸盐低几十倍。
2、由于高沸醇木质素是高沸醇溶剂法制得的，它较好地保留了天然木质素的化学活性。以高沸醇木质素为原料，在一定的条件下，可以制得高沸醇木质素的醛类，酚类，或卤化衍生物，也可以与其他单体形成接枝产物或与其他高分子乳液共沉降形成复合物，可以根据对不同水泥砂浆或混凝土制品改性的需要，挑选合适类型的高沸醇木质素添加剂。
3、高沸醇木质素及其衍生物作为水泥混凝土复合材料的重要原料可以改善高沸醇木质素及其衍生物作为改性助剂可以改善水泥砂浆或混凝土制品的韧性，抗折强度和抗渗能力，比传统的木质素磺酸盐有更好的改性效果。高沸醇木质素及其衍生物是网络状高聚物，当它们和水泥砂浆或混凝土复合之后与水泥砂浆或混凝土等无机材料之间形成交联的网络结构，因此改善了水泥砂浆或混凝土制品的韧性，增加水泥砂浆拥有更多活性基团，在水泥混凝土形成时产生的氢氧化钙作用下生成木质素环氧树脂，木质素环氧树脂和水泥混凝土中的无机组分相结合，因而当高沸醇木质素及其衍生物和水泥砂浆或混凝土复合之后有更好的改性效果。
4.高沸醇木质素及其衍生物作为改性助剂可以改善水泥砂浆或混凝土制品的韧性，其改性效果可以通过添加一定量的固化剂进行调节，固化剂主要是有机胺类、酸酐类、酚醛类或聚硫醇类、多元异氰酸酯类固化剂。
5.高沸醇木质素及其衍生物在水泥砂浆或混凝土制品中的添加量可根据水泥砂浆或混凝土制品性能的需要和高沸醇木质素衍生物类型特点决定，一般可在5％-80％之间，其结果大大改善了水泥砂浆或混凝土制品的韧性，抗渗能力，与其他高聚物改性水泥相比，高沸醇木质素及其衍生物-混凝土制品不仅加工工艺简单、容易实施，而且可以降低生产成本，提高产品的竞争力。
6.高沸醇木质素及其衍生物在水泥砂浆或混凝土复合材料在制备过程中可以根据材料设计性能的需要添加适量双酚型化合物或其他类型环氧树脂与高沸醇木质素及其衍生物一起与水泥砂浆或混凝土复合形成的复合材料。
具体实施方式：
(一)含高沸醇木质素或其衍生物的混凝土复合材料：它包含有下列成分，各成分的重量份数比为：
高沸醇木质素或它的衍生物 5-80份，
环氧氯丙烷或环氧氯丙烷与醇类的混合液 10-95份，
水泥、砂石类原料 5-80份，
胺类或酸酐类或酚醛类或聚硫醇型或多元异氰酸酯型固化剂中的一种或一种以上 0.05-5份。
根据高沸醇木质素衍生物的混凝土复合材料品质指标的需要，它还包含有重量份数比为0.005-5份的改性助剂，所述的改性助剂包括减水剂、早强剂、加气剂、缓凝剂或速凝剂、超塑化剂、微末剂和防冻剂等。
其它填料根据高沸醇木质素及其衍生物-水泥混凝土复合材料制品性能的需要添加。
(二)制备工艺：
1、先把水泥混凝土复合材料按性能指标所需要的砂、鹅卵石或碎石、水泥和水混合均匀，备用；
2、将高沸醇木质素或它的衍生物与环氧氯丙烷或环氧氯丙烷与醇类的混合液混合，充分搅拌使之完全溶解或通过加热使之完全溶解；环氧氯丙烷或环氧氯丙烷与醇类的混合液中还添加双酚A型或其它类型环氧树脂，所述的其它类型环氧树脂为双酚F型、双酚S型、氢化双酚A型或线性酚醛型。
3、然后再把高沸醇木质素或它的衍生物与环氧氯丙烷或醇类的混合溶液加入到水泥砂石浆中，充分搅拌使之混合均匀；
4、最后再根据技术指标的需要，添加固化剂；也可以根据需要添加一定量的纤维或晶须，再搅拌均匀后，放置使之固化。所述的固化剂为胺类、酸酐类、酚醛类或聚硫醇型、多元异氰酸酯型固化剂。所述的纤维可以是有机高分子或无机纤维。所述的晶须是纳米级或微米级的。
(三)原料来源：
所述的高沸醇木质素是由高沸醇溶剂法从木材、竹子、草木秸杆和果壳等农作物原料中提取得到的(详见中国专利，申请号02157689.0，公开号：1424459)。所述高沸醇木质素的衍生物的原料为高沸醇溶剂法制得的高沸醇木质素，利用高沸醇木质素的活性基团与醛类，酚类，卤化或与其他高分子单体接枝共聚所形成的衍生物。其制备方法参见有关文献，如蒋挺大编著的《木质素》化学工业出版社2001年版。
实施例1：
将5-80份水泥、砂石加水按照所需比例先配制成水泥砂石浆备用；然后将5-80份的高沸醇木质素或它的衍生物与10-95份的环氧氯丙烷、或环氧氯丙烷与醇类的混合溶液混合加热，或加热加压，加热温度为30-95℃，加压的压强小于0.5MPa，并不断搅拌15-90分钟，让高沸醇木质素或它的衍生物与环氧氯丙烷充分溶解混合均匀，再把高沸醇木质素和环氧氯丙烷的混合物加入到前面备好的水泥砂石浆中，搅拌15-90分钟后加入0.05-5份固化剂，也可以根据对水泥复合材料的特殊需要添加其他助剂搅拌并混合均匀后，放置固化成型。
实施例的具体描述：
高沸醇木质素环氧树脂对水泥砂浆改性实验参照水泥砂浆强度测试GB/T17671-1999的方法进行。砂浆基准配合比为水泥∶标准砂∶水＝1∶3∶0.5。聚合物配比为高沸醇木质素∶环氧氯丙烷＝1∶2(重量比)。其它配比按表1。加料顺序：水、水泥和砂先拌匀，再加高沸醇木质素和环氧氯丙烷的混合溶液，最后加固化剂并搅伴均匀，放置固化。
表1 高沸醇木质素及其衍生物改性水泥砂浆强度实验配比
| 编号 | 水泥(g) | 砂(g) | 水(g) | 聚灰比 | 聚合物 | 固化剂(乙二胺)(g) | |
| HBSL(g) | 环氧氯丙烷(ml) | ||||||
| LEP0LEP1LEP2LEP3LEP4LEP5LEP6LEP7LEP8 | 450450450450450450450450450 | 135013501350135013501350135013501350 | 225225225225225225225225225 | 00.050.10.150.20.050.10.150.2 | 07.51522.5307.51522.530 | 012.725.438.150.812.725.438.150.8 | 000001234 |
注：HBSL指高沸醇木质素及其衍生物
表2 高沸醇木质素及其衍生物对水泥砂浆强度的影响
| LEP0 | LEP1 | LEP2 | LEP3 | LEP4 | LEP5 | LEP6 | LEP7 | LEP8 | |
| 抗折(MPa)抗压(MPa)抗压/抗折 | 8.5262.637.35 | 6.7834.435.08 | 9.2354.585.91 | 9.3351.515.52 | 8.4839.434.65 | 6.1829.584.79 | 8.8556.416.37 | 8.8350.685.74 | 8.8841.774.70 |
Claims (7)
1、一种含高沸醇木质素或其衍生物的混凝土复合材料，其特征是：它包含有下列组分，各组成的重量份数如下：
高沸醇木质素或它的衍生物 5-80份，
环氧氯丙烷或环氧氯丙烷与醇类的混合液 10-95份，
水泥、砂石类原料 5-80份，
胺类或酸酐类或酚醛类或聚硫醇型或多元异氰酸酯型固化剂中的一种或一种以上 0.05-5份。
2、根据权利要求1所述的含高沸醇木质素或其衍生物的混凝土复合材料，其特征在于：环氧氯丙烷或环氧氯丙烷与醇类的混合液中还添加双酚A型或其它类型环氧树脂，所述的其它类型环氧树脂为双酚F型、双酚S型、氢化双酚A型或线性酚醛型。
3、根据权利要求2所述的含高沸醇木质素或其衍生物的混凝土复合材料，其特征在于：它还包含有重量份数为0.005-5份的改性助剂，所述的改性助剂是减水剂、早强剂、加气剂、缓凝剂或速凝剂、超塑化剂、微沫剂和防冻剂。
4、根据权利要求1所述的含高沸醇木质素或其衍生物的混凝土复合材料，其特征在于：它还包括纤维或晶须；所述的晶须是纳米级或微米级的。
5、根据权利要求2所述的含高沸醇木质素或其衍生物的混凝土复合材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：
①先把水泥混凝土复合材料按性能指标所需要的砂、鹅卵石或碎石、水泥和水混合均匀，备用；
②将高沸醇木质素或它的衍生物与环氧氯丙烷或环氧氯丙烷与醇类的混合液混合，还添加双酚A型或其它类型环氧树脂，所述的其它类型环氧树脂为双酚F型、双酚S型、氢化双酚A型或线性酚醛型，充分搅拌使之完全溶解或加热使之完全溶解；
③将上述形成的混合溶液加入到水泥砂浆中，即将步骤1的混合物和步骤2的混合液混合，充分搅拌使之混合均匀，并加入胺类或酸酐类或酚醛类或聚硫醇型或多元异氰酸酯型固化剂中的一种或一种以上；
④放置使之固化。
6、根据权利要求5所述的含高沸醇木质素或其衍生物的混凝土复合材料的制备方法，其特征在于：步骤②的高沸醇木质素或它的衍生物在与环氧氯丙烷、或环氧氯丙烷与醇类的混合溶液的混合过程需要加热、或加热加压，加热温度为30-95℃，加压的压强小于0.5MPa，并不断搅拌15-90分钟，让高沸醇木质素或它的衍生物与环氧氯丙烷充分溶解混合均匀。
7、根据权利要求5所述的含高沸醇木质素或其衍生物的混凝土复合材料的制备方法，其特征在于：步骤③的把高沸醇木质素和环氧氯丙烷的混合物加入到前面备好的水泥砂浆中，搅拌15-90分钟。
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