改性木薯淀粉-聚羧酸复合减水剂的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种改性木薯淀粉‑聚羧酸复合减水剂的制备工艺，属于建筑材料领域。所述的复合减水剂经过氧化、酸化、醚化、接枝、中和等反应工序制成的。改性木薯淀粉在复合减水剂中的含量达20%以上，当减水剂掺量为0.3％时，凝结时间已超过24h，达到超缓凝剂的要求；复合减水剂掺量为1%时，水泥净浆初始流动度大于200mm。本木薯淀粉减水剂的开发应用有助于改进减水剂加工工艺、提高减水剂产品质量、降低环境污染，还能有效解决广西农产品的出路，提高产品附加值。

【技术实现步骤摘要】
改性木薯淀粉-聚羧酸复合减水剂的制备工艺
本专利技术涉及建筑材料领域，特别涉及一种改性木薯淀粉-聚羧酸复合减水剂的制备工艺。
技术介绍
减水剂是预拌混凝土必不可少的重要组份，其用量随着城市进程的加快呈逐年递增趋势。2014年广西水泥产量约为4亿吨，按0.2%掺量计，需用减水剂80万吨。减水剂的发展为混凝土工业的发展提供了更大的空间，但随着人类对环境保护的日益重视，人们对建筑材料的要求也越来越高，在追求使用性能实现的同时，更关心建筑材料是否会对环境的造成危害，是否对人身安全有威胁，“绿色”建筑材料已是大势所趋。目前国内在用的减水剂主要有萘系减水剂、聚羧酸系减水剂、脂肪族减水剂、氨基磺酸系减水剂、木质素减水剂等，广西目前以聚羧酸系减水剂为主。在上述减水剂中，90%以上由化工原料制备而成。通过对这几种减水剂的分子结构、合成路线等方面的分析，可以发现，这些减水剂品种要么本身有毒，要么生产过程排放大量有毒废液，不可生物降解，难以满足绿色、环保等要求。因此，研发出环保的减水剂，是市场的迫切需求。淀粉是自然界产量仅次于纤维素的多糖类天然高聚物，它以冷水不溶的微小颗粒(直径为1pm-100pm或者更大)广泛存在于高等植物的种子、块茎、果实、根部甚至叶子中．目前全世界的年产量约为3600万吨。由于淀粉原料来源广泛，种类多，产量丰富，所以相对价格低廉。查阅相关资料可知，近年来，对淀粉改性制备水泥分散剂的研究已有一定的进展，但淀粉改性制备减水剂的研究属于刚刚起步阶段，因此本专利技术的研究非常及时且具有积极效果。广西盛产木薯，开发利用广西特有的木薯淀粉为原料，改性制备复合型环保减水剂，对充分发挥我区的资源优势，减少对化工原料的依赖，节能降耗等都具有重要意义。改性淀粉的开发应用不但有助于改进减水剂加工工艺、提高减水剂产品质量、降低环境污染，还能有效解决广西农产品的出路，提高产品附加值。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种改性木薯淀粉-聚羧酸复合减水剂的制备工艺，以解决现有技术存在的产品有毒性或者产过程排放大量有毒废液、不可生物降解、难以满足绿色和环保等要求的技术问题。为此，本专利技术提供一种改性木薯淀粉-聚羧酸复合减水剂的制备工艺，其制备过程包括以下步骤：S1：氧化反应，将木薯淀粉、氢氧化钠、体积浓度为95%的乙醇水溶液、缓凝剂、消泡剂份和引气剂同时加入到搅拌机中，在转速为500-950r/min下搅拌均匀，加热至20-40℃，保持30-80min后，自然冷却至室温；S2：酸化反应，向氧化反应液中加入质量浓度20％的稀盐酸溶液，调节pH至7，过滤，固体用无水乙醇打浆4次后，干燥，得到氧化-酸化淀粉；S3：醚化反应，将氧化-酸化淀粉溶解在无水乙醇中，配置成悬浮液，用氢氧化钠溶液调悬浮液pH至10，通入氮气，再加入淀粉重量8-20％的醚化剂，所述的醚化剂为3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，在35-47℃下反应11-17h；S4：接枝反应，在氮气保护下，将淀粉溶液温度控制在50-110℃，加入淀粉总质量3-21%的过氧化氢，用超声波搅拌5-40min，超声搅拌的同时滴加单体，单体滴加的量为淀粉质量的10-30%，滴加足够的量后，继续反应0.5-4h，获得接枝共聚产物；S5：中和反应，将步骤S4所获得的接枝共聚产物冷却，加入氢氧化钠溶液调节pH值至7-8.5，加水稀释至总质量浓度为25%，即可得到淀粉接枝聚羧酸减水剂。优选地，所述的步骤S1中所述搅拌机转速为700r/min，加热至28℃，保持60min。优选地，所述的步骤S3中所述加入淀粉重量15％的醚化剂，所述的醚化剂为3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，在40℃下反应15h。优选地，所述的步骤S4中所述淀粉溶液温度控制在80℃，加入淀粉总质量15%的过氧化氢，用超声波搅拌25min，单体滴加的量为淀粉质量的25%。优选地，所述的单体为甲基丙烯酸、丙烯腈与丙烯磺酸钠按照的摩尔比为2：3：1混合的混合物。优选地，所述的复合减水剂以重量份为单位包括以下原料：改性木薯淀粉22-30份、氢氧化钠40-100份、缓凝剂3-4份、消泡剂2-3份、引气剂2-4份。优选地，所述的复合减水剂以重量份为单位包括以下原料：改性木薯淀粉25份、氢氧化钠80份、缓凝剂3.5份、消泡剂2.5份、引气剂3份。优选地，所述的缓凝剂，以重量份为单位包括以下原料：葡萄糖酸钠43-60份、柠檬酸钠30-37份、三聚磷酸钠22-29份、焦磷酸钠13-19份、硼酸铵3-8份、硫酸亚铁2-4份、硫酸镁1-3份。优选地，所述的消泡剂，以重量份为单位包括以下原料：氢硅油30-65份、高碳醇脂肪酸酯复合物20-40份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚10-17份、八甲基环四硅氧烷10-15份、聚醚硅油5-9份和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚3-6份。优选地，所述的引气剂，以重量份为单位包括以下原料：松香粉42-60份、对甲苯磺酸38-55份、氢氧化钠25-37份、季戊四醇18-22份、妥尔油7-14份和石油磺酸盐5-9份。本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：（1）本专利技术提供的减水剂的制备工艺，采用氧化酸化醚化的方法，可制备出一种无毒、无污染的天然高分子混凝土减水剂。与现有的减水剂制备工艺相比，具有产品无毒无害、可降解和生产过程环保等优势。（2）制备原料之一的淀粉是自然界产量仅次于纤维素的多糖类天然高聚物，来源广，易于大规模生产，具有极高的应用价值。（3）使用本专利技术工艺制备的改性淀粉减水剂除具有较高的分散性外，还可以有效抑制水泥水化反应，对水泥净浆产生强烈的缓凝作用，保持水泥浆体的流动性，并且缓凝时间随着减水剂掺量的增加而增大。（4）由表1可见，在相同混泥土、相同掺量的条件下，根据本专利技术实施例的木薯淀粉-聚羧酸减水剂的净浆性能和对比例的比较可以看出，实施例的性能更加优异，说明使用本专利技术工艺制备的复合减水剂具有较高的减水率以及较好的流动度。本专利技术实施例制备的复合减水剂流动度参数变化范围较小，说明使用本专利技术工艺制备的复合减水剂对基材的适应性较好。另外由实施例2和对比例1-4的数据可知，缓凝剂、消泡剂和引气剂在制备改性木薯淀粉-聚羧酸减水剂中起到了协同作用，协同提高了减水率和净浆流动度。（5）由表2可见，在改性木薯淀粉-聚羧酸复合减水剂掺量为0.5%的情况下，实施例的抗拉强度比对比例更好，而且添加完整的复合减水剂的混泥土制品表面无气孔和砂眼，结构也较为致密，说明该复合减水剂能使混泥土的抗拉强度有显著的提高。另外由实施例2和对比例1-4的数据可知，缓凝剂、消泡剂和引气剂协同提高了混泥土样品的抗拉强度。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。应该强调的是，下述说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性木薯淀粉-聚羧酸复合减水剂的制备工艺，其特征在于，其制备过程包括以下步骤：/nS1：氧化反应，将木薯淀粉、氢氧化钠、体积浓度为95%的乙醇水溶液、缓凝剂、消泡剂和引气剂同时加入到搅拌机中，在转速为500-950r/min下搅拌均匀，加热至20-40℃，保持30-80min后，自然冷却至室温；/nS2：酸化反应，向氧化反过应液中加入质量浓度20％的稀盐酸溶液，调节pH至7，过滤，固体用无水乙醇打浆4次后，干燥，得到氧化-酸化淀粉；/nS3：醚化反应，将氧化-酸化淀粉溶解在无水乙醇中，配置成悬浮液，用氢氧化钠溶液调悬浮液pH至10，通入氮气，再加入淀粉重量8-20％的醚化剂，所述的醚化剂为3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，在35-47℃下反应11-17h；/nS4：接枝反应，在氮气保护下，将淀粉溶液温度控制在50-110℃，加入淀粉总质量3-21%的过氧化氢，用超声波搅拌5-40min，超声搅拌的同时滴加单体，单体滴加的量为淀粉质量的10-30%，滴加足够的量后，继续反应0.5-4h，获得接枝共聚产物；/nS5：中和反应，将步骤S4所获得的接枝共聚产物冷却，加入氢氧化钠溶液调节pH值至7-8.5，加水稀释至总质量浓度为25%，即可得到淀粉接枝聚羧酸减水剂。/n...

【技术特征摘要】
1.一种改性木薯淀粉-聚羧酸复合减水剂的制备工艺，其特征在于，其制备过程包括以下步骤：
S1：氧化反应，将木薯淀粉、氢氧化钠、体积浓度为95%的乙醇水溶液、缓凝剂、消泡剂和引气剂同时加入到搅拌机中，在转速为500-950r/min下搅拌均匀，加热至20-40℃，保持30-80min后，自然冷却至室温；
S2：酸化反应，向氧化反过应液中加入质量浓度20％的稀盐酸溶液，调节pH至7，过滤，固体用无水乙醇打浆4次后，干燥，得到氧化-酸化淀粉；
S3：醚化反应，将氧化-酸化淀粉溶解在无水乙醇中，配置成悬浮液，用氢氧化钠溶液调悬浮液pH至10，通入氮气，再加入淀粉重量8-20％的醚化剂，所述的醚化剂为3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，在35-47℃下反应11-17h；
S4：接枝反应，在氮气保护下，将淀粉溶液温度控制在50-110℃，加入淀粉总质量3-21%的过氧化氢，用超声波搅拌5-40min，超声搅拌的同时滴加单体，单体滴加的量为淀粉质量的10-30%，滴加足够的量后，继续反应0.5-4h，获得接枝共聚产物；
S5：中和反应，将步骤S4所获得的接枝共聚产物冷却，加入氢氧化钠溶液调节pH值至7-8.5，加水稀释至总质量浓度为25%，即可得到淀粉接枝聚羧酸减水剂。


2.根据权利要求1所述的改性木薯淀粉-聚羧酸复合减水剂的制备工艺，其特征在于，步骤S1中所述搅拌机转速为700r/min，加热至28℃，保持60min。


3.根据权利要求1所述的改性木薯淀粉-聚羧酸复合减水剂的制备工艺，其特征在于，步骤S3中所述加入淀粉重量15％的醚化剂，所述的醚化剂为3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，在40℃下反应15h。


4.根据权利要求1所述的改性木薯淀粉-聚羧酸复合减水剂的制备工艺，其特征在于，步骤S4中所述淀粉溶液温度控...

【专利技术属性】
技术研发人员：何福强，王万宣，潘爱美，
申请(专利权)人：南宁砼材科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广西;45