一种水泥改性高吸水树脂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种水泥改性高吸水树脂，是在SAP树脂的合成过程中引入水泥悬浮液，所述水泥悬浮液在SAP树脂合成后可在SAP树脂内部形成微纳米级的水泥/水化产物颗粒。本发明专利技术所述水泥改性高吸水树脂在SAP内部引入与水泥环境类似的盐，减少SAP在水泥凝结前释水量，提高SAP内养护效果。

【技术实现步骤摘要】
一种水泥改性高吸水树脂及其制备方法
本专利技术涉及一种适用于水泥混凝土领域应用的水泥改性高吸水树脂。
技术介绍
传统混凝土养护基本采用在混凝土表面洒水、喷雾或者覆盖保湿薄膜等手段，但在低水胶比高强混凝土中，由于高的密实性，水分无法从外部渗透到混凝土结构内部，因此传统外部养护方法效果非常有限。另外，对于某些类型混凝土，传统外养护的方法也很难实施，如:1)水工大体积混凝土由于混凝土结构尺寸大，结构中心混凝土基本处于绝湿状态；2)钢管混凝土由于自身被钢管完全密封，也无法从外部获得养护所需要的水；3)对于立面或者斜面结构，也不易进行养护。基于此提出了“内养护技术”，即通过在混凝土中掺入吸水材料，随着水化进行，当基体湿度下降时，吸水材料所吸收储存的水分又能释放至基体，进而起到内养护作用，即提高基体湿度，减少收缩。高吸水性树脂(superabsorbentpolymer,SAP)，是一种合成的交联高分子凝胶材料，其可吸收自身重量的数十倍至数百倍的水，从上世纪60年代开始被用于农业、医疗卫生领域。近年来被引入混凝土中作为内养护作用。中国专利【CN201010198647】公开了一种利用SAP内养护提高微膨胀混凝土性能方法。【CN201611159953.8】将SAP引入压浆料中起到减缩自养护作用。中国专利【201310025531.1】采用梯度交联改善SAP吸液速率，降低SAP吸水对早期混凝土工作性的影响。【201810361370.6】公开了一种混凝土内养护用的SAP制备方法。r>而SAP应用在混凝土中内养护存在下述问题：1)当水泥加水开始拌和时，水泥颗粒快速的溶解，会在溶液中形成高浓度的离子，如Na+，K+，SO42-,Ca2+，OH-等离子，并且随着时间的延长，水化的持续进行，这些离子浓度持续增加；当水泥凝结后，Na+，K+,OH-离子持续的快速的增加，Ca2+，SO42-，则缓慢的降低，但从SAP在不同阶段的孔溶液中测试结果可以发现，SAP在水化越久即越长龄期的孔溶液中，其吸液倍率越低，这说明由于水化造成孔溶液中离子浓度的变化，导致SAP内外渗透压差也是SAP释水的重要原因。2)由于SAP凝胶强度较低，在混凝土拌合，运输过程中，SAP受剪切作用,吸液能力会下降，即出现过早释水。SAP在混凝土中起到内养护的作用，主要原理是，SAP吸收储存水分，当基体发生自干燥效应时(湿度下降时)，SAP释放水分至基体，提高相对湿度，进而达到减少收缩的目的。因此只有当基体需要水(基体湿度下降时)，SAP所释放的水才起到内养护作用。否则这部分水即没有起到内养护作用，还增加了基体水胶比，还会降低强度。即如果SAP在凝结以前，就释放掉了大量的水。1)SAP早期吸收大量的水影响了混凝土工作性，但随后又释水造成流动性反增长；2)SAP凝结前释水过多，造成了后期能释放的水的量减少，这减小了后期内养护的效果。
技术实现思路
为了解决SAP过早释水的问题，提高SAP内养护效果，本专利技术提供一种混凝土用改性高吸水树脂。本专利技术所述水泥改性高吸水树脂，是在SAP树脂的合成过程中引入水泥悬浮液，所述水泥悬浮液在SAP树脂合成后可在SAP树脂内部形成微纳米级的水泥/水化产物颗粒。本专利技术所述SAP树脂合成的原料包括，水溶性单体、引发剂、交联剂。所述水溶性单体分为离子型单体和非离子型单体，其中离子型单体为(甲基)丙烯酸及其盐类；非离子单体为丙烯酰胺和/或(甲基)丙烯酸羟乙酯；为降低所制备SAP对盐的敏感性，本专利技术中离子型单体占总单体质量比不超过70％，优选不超过50％，最优选不超过30％。本专利技术所使用的引发剂采用行业中常用的原料，如过硫酸钾、过硫酸铵，引发剂用量为单体质量的0.2％～1％。本专利技术所使用的交联剂采用行业中常用的原料，如N,N’-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、二丙烯酸乙二醇酯等。交联剂摩尔用量为单体的摩尔量的0.05％～0.4％，优选0.1％～0.2％。所述水泥占所述水溶性单体总质量的0.5％-5％。所述混凝土用改性高吸水树脂有下述有益效果：1)增加SAP内部离子浓度，减少SAP与水泥孔溶液环境的渗透压差，进而减少SAP在凝结前因为渗透压原因释水；2)在此基础上在SAP合成时同步引入水泥及水化产物微纳米颗粒，增加SAP凝胶强度，提升其在混凝土中抗剪切能力。本专利技术SAP树脂的合成可参考行业通用的溶液聚合方法。水泥悬浮液体通过水与水泥直接搅拌混合得到，为防止碳化优选在氮气保护下搅拌；搅拌过程中控制温度不超过30℃，优选温度不超过20℃；搅拌时间不超过72h，优选搅拌时间为6-72h，最优选搅拌时间为24-72h。本专利技术的SAP具体的合成路线是:6)制备上述的水泥悬浮液体，其中水泥用量占水溶单体质量的0.5％-5％。7)搅拌条件下，缓慢加入上述阴离子单体，完毕后再加入非离子单体，控制水溶单体在溶液中质量分数为20％～40％。8)再加入引发剂、交联剂，形成反应液9)上述反应液移入45℃～75℃温度环境反应，持续搅拌至体系变得粘稠，停止搅拌再反应2～8h。10)上述得到的凝胶，经过烘干、破碎就得到本专利技术最终的SAP产品，SAP颗粒尺寸控制在50-300um。本专利技术的有益效果是，在SAP内部引入与水泥环境类似的盐，减少SAP在水泥凝结前释水量，提高SAP内养护效果。本专利技术得到的高吸水树脂适用于水泥混凝土。附图说明图1：实施例1、实施例6和对比例1所得到SAP对砂浆自收缩变化图具体实施方式以下实施例更详细的描述了根据本专利技术的方法制备的SAP及其性能，并且这些实施例以说明的方式给出，但这些实施例不限制本专利技术的范围。水泥采用基准水泥，标准砂，采用砂浆进行自收缩、流动度。砂浆试样制备方法：水泥与标准砂的质量比为1:2，W/C＝0.35，添加适量减水剂控制砂浆流动度在(230±5)mm(按照GB/T2419的方法进行砂浆流动度测试)，SAP掺量固定在水泥质量的0.3％，均选择50-300um颗粒尺寸的SAP。30min流动度比：掺加SAP的砂浆与空白砂浆在30min后流动度比值，该比值大于1则说明出现流动性反增长，及SAP有过早释水行为。自收缩测试：制备后的砂浆装入波纹管后密封，利用激光位移传感器监测波纹管试件长度的变化；同步进行砂浆初凝时间测试，并以初凝时刻作为变形的零点，以7d试件自收缩值作为产品减缩能力的评价标准。实施例11)2g水泥加入400g水中，氮气氛围下，控温温度为30℃，搅拌72h，得到所需水泥悬浮液。2)搅拌条件下，缓慢加入70g丙烯酸，完毕后再加入30g丙烯酰胺。3)再加入0.2g过硫酸钾，0.2gN,N’-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺，搅拌10min得到反应液。4)上述反应液移入75℃水浴锅，持续搅拌至体系变得粘稠，停止搅拌再反应2h。5)上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥改性高吸水树脂，其特征在于，是在SAP树脂的合成过程中引入水泥悬浮液，所述水泥悬浮液在SAP树脂合成后可在SAP树脂内部形成微纳米级的水泥/水化产物颗粒；/n所述SAP树脂合成的原料包括，水溶性单体、引发剂、交联剂；/n所述水溶性单体分为离子型单体和非离子型单体，其中离子型单体为(甲基)丙烯酸及其盐类；非离子单体为丙烯酰胺和/或(甲基)丙烯酸羟乙酯；所述离子型单体占单体总单体质量比不超过70％；/n所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵，引发剂用量为单体质量的0.2％～1％；/n所述交联剂为N,N’-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺或二丙烯酸乙二醇酯；交联剂摩尔用量为单体的摩尔量的0.05％～0.4％；/n所述水泥占所述水溶性单体总质量的0.5％-5％。/n

【技术特征摘要】
1.一种水泥改性高吸水树脂，其特征在于，是在SAP树脂的合成过程中引入水泥悬浮液，所述水泥悬浮液在SAP树脂合成后可在SAP树脂内部形成微纳米级的水泥/水化产物颗粒；
所述SAP树脂合成的原料包括，水溶性单体、引发剂、交联剂；
所述水溶性单体分为离子型单体和非离子型单体，其中离子型单体为(甲基)丙烯酸及其盐类；非离子单体为丙烯酰胺和/或(甲基)丙烯酸羟乙酯；所述离子型单体占单体总单体质量比不超过70％；
所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵，引发剂用量为单体质量的0.2％～1％；
所述交联剂为N,N’-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺或二丙烯酸乙二醇酯；交联剂摩尔用量为单体的摩尔量的0.05％～0.4％；
所述水泥占所述水溶性单体总质量的0.5％-5％。


2.根据权利要求1所述的水泥改性高吸水树脂，其特征在于，所述离子型单体占单体总单体质量比不超过50％。


3.根据权利要求1所述的水泥改性高吸水树脂，其特征在于，所述离子型单体占单体总单体质量比不超过30％。


4.根据权利要求1所述的水泥改性高吸水树脂，其特征在于，交联剂摩尔用量为单体的摩尔量的0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文彬，刘加平，储阳，王瑞，王育江，姚婷，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32