一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂及其制备方法，所述混凝土减胶剂由以下重量百分比的物质组成：增强剂15～25％、富马酸10～20％、二乙烯三胺五羧酸五钠8～15％、硝酸盐5～10％、分散剂3～8％、引发剂0.5～3％，余量为水。本发明专利技术中哌嗪类聚合物能够促进混凝土浆体中铝酸三钙等生成钙矾石晶体，形成早期骨架，促使混凝土强度提高；分散剂能充分分散水泥细小颗粒，使得水泥在混凝土中的利用率更高，在各组分之间的协同作用下，此减胶剂对混凝土的早期强度和后期强度均有明显改善。另外，此减胶剂能够提高混凝土的抗冻能力，使得在低温环境下也能发挥混凝土应有的工作性能。

【技术实现步骤摘要】
一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂及其制备方法
本专利技术涉及混凝土外加剂
，尤其涉及一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂及其制备方法。
技术介绍
随着现代工业的蓬勃发展，混凝土作为建筑材料被大量使用。水泥是生产混凝土的主要原料，生产混凝土的各组分中水泥的成本也最高，长期以来，水泥作为一种重要的胶凝材料被广泛用于土木建筑、水利、国防等工程中。国内外研究表明，常规环境下混凝土中约有10～20％的水泥水化反应不充分，在混凝土中只起到了填充作用，导致水泥不能有效的发挥应有的强度，是混凝土中最大的成本浪费。混凝土减胶剂是一种区别于其他混凝土外加剂的新型添加剂，它可以使未进行水化反应的水泥颗粒充分分散，促进其进一步的水化，最终在保障混凝土基本工作性能及强度要求的同时减少水泥用量。专利申请公开文件CN110845672A中报道了一种聚羧酸系混凝土减胶剂，其由聚醚大单体、不饱和羧酸、改性醇胺等发生聚合而生成，该专利申请在实际制备过程中经常会有副反应发生，导致减胶剂的效果不稳定，且此种减胶剂只与聚羧酸减水剂兼容性好，限定了它的使用范围。专利申请公开文件CN110143776A中报道了一种混凝土减胶剂，其原料组成大致为聚醚胺、元明粉、氢氧化钠、甘油、水等。据报道此减胶剂因具有大量的强极性基团，能够激发水泥活性，改善混凝土的工作性能。但是由于此减胶剂中含有10％左右的元明粉，在低温条件下元明粉的主要成分硫酸钠的溶解度将急剧下降，使得减胶剂性能变差，影响混凝土抗冻能力，所以此减胶剂使用范围也受到了限制。专利技术内容本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂及其制备方法，它能使水泥在混凝土中分散程度更充分，从而提高了混凝土的早期强度和后期强度。另外，此减胶剂能够提高混凝土的抗冻能力，使得在低温环境下也能发挥混凝土应有的工作性能。选用这种哌嗪类混凝土减胶剂，最终在节约水泥用量的同时还增加混凝土抗冻性，从而降低了工程成本。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂，包括以下重量百分比的原料：进一步地，优选包括以下重量百分比的原料：进一步地，所述增强剂、富马酸、硝酸盐、二乙烯三胺五羧酸五钠、分散剂的摩尔比为8～16:11～17:7～13:0.5～3:0.1～1.5。进一步地，所述增强剂由N-羟乙基哌嗪、N,N'-双(2-羟乙基)哌嗪、N-羟丙基哌嗪、N,N'-双(2-羟丙基)哌嗪、左羟丙哌嗪中的一种或几种按任意配比混合组成。进一步地，所述分散剂为聚合醇类化合物，所述聚合醇类化合物包括聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚乙二醇、聚甘油等。进一步地，所述引发剂由过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠等中的一种或几种按任意配比混合组成。进一步地，所述引发剂优选为过硫酸铵。进一步地，所述硝酸盐包括硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙。进一步地，所述硝酸盐优选为硝酸钠。本专利技术还提供了一种上述羟基哌嗪类混凝土减胶剂的制备方法，包括如下步骤：(1)取材，并将引发剂配制成质量百分比浓度为5～10％的引发剂溶液；(2)将增强剂、二乙烯三胺五羧酸五钠、硝酸盐加入到冷凝反应罐中，再加入配制引发剂溶液后剩余的水，搅拌并逐渐升温，待原料溶解完后升温至75～95℃且恒定，保温反应1～2h；(3)向反应罐中加入富马酸，分散剂，待搅拌均匀后，向溶液体系中开始滴加引发剂溶液，滴加时温度控制在85～95℃，控制滴加速度，保证滴加时间为1.5～2.5h，滴加完后继续恒温反应4～6h；(4)停止加热，继续搅拌1～2h，待自然冷却后，调节溶液pH＝9～10，即得所述混凝土减胶剂。本专利技术的最终生成物是一种哌嗪类聚合物，其掺入到混凝土中，一方面能与水泥浆体中的钙离子、铁离子生成络合物，使水泥颗粒表面水化初期不渗透层的形成受到干扰，促进铝酸三钙、铁铝酸四钙与硫酸盐反应生成水化硫铝酸钙晶体，晶体不断发育，彼此交叉搭接形成早期骨架，促使混凝土强度提高；另一方面，哌嗪类聚合物能够激发水泥和矿物掺合料的活性，提高胶凝材料的水化程度，最终其对混凝土的早期强度和后期强度均有明显提高。硝酸盐既能与哌嗪类聚合物复合使用来提高混凝土强度，又具有一定的抗冻性，它能降低拌合物冰点，细化冰晶，使混凝土再低温下保持一定数量的液相水，从而让混凝土达到抗冻临界强度。分散剂所选醇类聚合物，其结构中有大量的亲水性和疏水性官能团，它能使特细水泥颗粒进一步分散，水泥颗粒能够充分地与水接触，最大限度的促进水泥水化，醇类聚合物也可细化浆体中的微小气泡，这些气泡类似于滚珠轴承，能够填充集料于胶凝材料之间的空隙，从而改善混凝土的坍落度及和易性。另外，醇类聚合物能够吸附在水泥颗粒表面，形成同种电荷的亲水膜，使水泥颗粒相互排斥，在提高水泥分散性的同时也能阻碍水泥早期的过早水化，有一定的缓凝效果。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术制备的羟基哌嗪类混凝土减胶剂因主要成分含有大量的亲水基官能团，能与大多数常规减水剂如脂肪族羟基磺酸盐减水剂、萘系减水剂、多元醇系列减水剂等具有很好的兼容性，能够在减水剂的作用下进一步分散水泥颗粒，促进其水化，充分发挥减胶减水的效果；(2)本专利技术制备的羟基哌嗪类聚合物混凝土减胶剂，能够使混凝土中细小水泥颗粒充分分散，提高水泥的水化率，提高混凝土早期强度和后期强度；(3)本专利技术制备的羟基哌嗪类聚合物混凝土减胶剂，能够提高混凝土的抗冻能力，使得在低温环境下也能发挥混凝土应有的工作性能；(4)本专利技术的减胶剂制备工艺简单，易于操作，原料成分对生态环境友好，无“三废”产出，符合绿色环保发展理念。具体实施方式下面以具体实施例对本专利技术进行详细说明，但是本专利技术不仅限于此。实施例1一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂及其制备方法，包括以下重量百分比的原料：本专利技术所述一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂的制备方法，通过如下步骤实现：1)将N-羟乙基哌嗪、二乙烯三胺五羧酸五钠、硝酸钠加入到冷凝反应罐中，再加一定量的水开启搅拌并逐渐升温，待原料溶解完后升温至80℃且恒定，保温反应1.2h；2)接着向反应罐中加入富马酸、聚乙二醇(400)，待搅拌均匀后，向溶液体系中开始滴加质量百分比浓度为7％的过硫酸铵溶液，滴加时温度控制在85℃，控制滴加速度，保证滴加时间为2h，滴加完后继续恒温反应5h；3)2)中聚合反应完成后，停止加热，继续搅拌1.5h，待自然冷却后，调节溶液pH＝9～10，即得所述混凝土减胶剂。实施例2一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂及其制备方法，包括以下重量百分比的原料：本专利技术所述一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂的制备方法，通过如下步骤实现：1)将N,N'-双(2-羟乙基)哌嗪、二乙烯三胺五羧酸五钠、硝酸钠加入到冷凝反应罐中，再加一定量的水开启搅拌并逐渐升温，待原料溶解完后升温至85℃且恒定，保温反应1h；2)接着向反应罐中加入富本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：/n

【技术特征摘要】
1.一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：





2.根据权利要求1所述的一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂，其特征在于，优选包括以下重量百分比的原料：





3.根据权利要求2所述的一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂，其特征在于，所述增强剂、富马酸、硝酸盐、二乙烯三胺五羧酸五钠、分散剂的摩尔比为8～16:11～17:7～13:0.5～3:0.1～1.5。


4.根据权利要求1所述的一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂，其特征在于，所述增强剂由N-羟乙基哌嗪、N,N'-双(2-羟乙基)哌嗪、N-羟丙基哌嗪、N,N'-双(2-羟丙基)哌嗪、左羟丙哌嗪中的一种或几种按任意配比混合组成。


5.根据权利要求1所述的一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂，其特征在于，所述分散剂为聚合醇类化合物，所述聚合醇类化合物包括聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚乙二醇、聚甘油等。


6.根据权利要求1所述的一种羟基哌嗪类混凝土减胶剂，其特征在于，所述引发剂由过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠等中的一种或几种按任意配比...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐锋，
申请(专利权)人：浙江鑫美博新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33