一种基于木质素的聚羧酸减水剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于混凝土高效减水剂技术领域，公开了一种木质素聚羧酸减水剂及其制备方法和在混凝土中的应用。本发明专利技术的基于木质素酯化物单体的聚羧酸减水剂由包括以下质量份的组分通过可逆加成

【技术实现步骤摘要】
一种基于木质素的聚羧酸减水剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于混凝土中高效减水剂
，特别涉及一种基于木质素的聚羧酸减水剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着自然资源的日益短缺，我国大力推行节能减排政策，开始逐渐重视建筑中的能耗问题，积极推广绿色建筑。一般通过在已有的基础上不断改善生产工艺，提高建筑材料的保温质量来实现，因此出现了一大批建筑保温材料。聚羧酸减水剂是目前最常用的建筑保温材料的外加剂，具有高减水率，强分散性能，更好的水泥适应性和其他优异的性能。因此，在过去的十年中，基于聚羧酸的减水剂已广泛用于工程中。但是，聚羧酸类高效减水剂有一些缺点。例如难以解决混凝土在低水灰比下的粘度过大的问题，而且引气性较差。在低水灰比条件下制备的混凝土黏性较大，施工和泵送困难，而且也达不到良好的保温效果。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种基于木质素的聚羧酸减水剂。
[0004]本专利技术的减水剂可以成功地将木质素结构引入聚羧酸的分子结构中，改变了聚羧酸减水剂的结构及性质。所获得的减水剂拥有良好的分散性能，保水性能优异，而且对降低水泥体系的粘度具有一定的作用，增加木质素的用量有助于水泥浆粘度的明显降低，这有利于降低砂浆在搅拌、泵送过程中的能耗。
[0005]本专利技术另一目的在于提供一种上述基于木质素的聚羧酸减水剂的制备方法。本专利技术方法将木质素的疏水性与聚羧酸高效减水剂的高分散性相结合，调整了分子整体的亲疏水值，具体来说，即通过将木质素和不饱和酰化物进行酯化反应得到含双键的不饱和木质素酯化物单体；然后将短链的不饱和聚醚，不饱和羧酸进行一定的嵌段聚合反应，最后加入制备的不饱和木质素酯化物单体进行嵌段接枝反应，得到木质素聚羧酸减水剂。
[0006]本专利技术再一目的在于提供上述基于木质素的聚羧酸减水剂在保温砂浆中的应用。
[0007]本专利技术的目的通过下述方案实现：
[0008]一种基于木质素的聚羧酸减水剂，具体由包括以下质量份的组分：1～20份的不饱和木质素酯化物单体，99
‑
70份的不饱和聚氧乙烯醚；10～18份不饱和羧酸；0.5～5份的引发剂；0.1～2份的链转移剂。
[0009]进一步的，所述的不饱和聚氧乙烯醚为乙烯基丁基醚聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、异戊烯基聚氧乙烯醚和烯丙基聚氧醚的至少一种，分子量为400～5000；
[0010]进一步的，所述的不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐及它们的羧酸盐中的至少一种。
[0011]进一步的，所述的引发剂为偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁腈偶氮异丁氰基甲酰胺和偶氮二环己基甲腈中的至少一种；
[0012]进一步的，所述链转移剂为双羧甲基三硫代碳酸盐，二硫代苯甲酸，二硫酯和三硫代碳酸酯中的至少一种。
[0013]进一步的，所述不饱和的木质素酯化物单体，具体由以下方法步骤得到：缚酸剂和木质素溶解在有机溶剂下，然后加入不饱和酰化试剂，反应得到不饱和木质素酯化物；
[0014]进一步的，所述缚酸剂、木质素和不饱和酰化试剂的质量比为10～30：100：10～30；
[0015]进一步的，所述反应为在30～50℃下反应5～8h。
[0016]进一步的，所述的木质素为碱木质素、酶解木质素和木质素磺酸盐中的至少一种；
[0017]进一步的，所述的缚酸剂为三乙胺，吡啶，吗啉，二乙胺，三乙烯二胺，N，N
‑
二异丙基乙胺和异丙胺中的至少一种；
[0018]进一步的，所述的有机溶剂为二甲基亚砜，二甲基甲酰胺，四氢呋喃，二甲基甲酰胺和二氧六环中的至少一种；
[0019]进一步的，所述反应完成后用碱性溶液沉淀得到产物；更进一步的，所述的碱性水溶液为NaHCO3溶液，Na2CO3溶液和KHCO3溶液中的至少一种。
[0020]进一步的，所述的不饱和酰化试剂为丙烯酰氯、马来酸酐中的一种。
[0021]本专利技术涉及的木质素聚羧酸减水剂的制备方法，具体包括以下步骤：
[0022]将不饱和聚氧乙烯醚溶解在有机溶剂中，在引发剂、链转移剂的作用下进行搅拌反应，然后加入不饱和羧酸，并补充引发剂，继续搅拌反应，然后补充引发剂，并加入的不饱和木质素酯化物单体，继续搅拌反应后，即可得到产物木质素聚羧酸。
[0023]所述第一次搅拌反应条件为70～90℃下反应6～10h；所述第二次搅拌反应的条件为70～90℃下反应4～8h；所述第一次搅拌反应条件为70～90℃下反应8～12h。
[0024]所述有机溶剂为二甲基酰胺，N,N二甲基乙酰胺，N,N
‑
二甲基丙酰胺和二甲基亚砜中的至少一种。
[0025]上述基于木质素的聚羧酸减水剂在保温砂浆中的应用。
[0026]本专利技术的创新之处有以下：其一在于采用嵌段不饱和聚氧乙烯醚、不饱和羧酸聚合之后，然后接枝到不饱和木质素酯化物，提供了一种新的木质素聚羧酸聚合方法；其二在于将该种木质素聚羧酸应用于保温混凝土体系。
[0027]本专利技术的机理：本专利技术通过使用木质素的三维分子结构和良好的生物相容性来改善聚羧酸减水剂的分子结构，使得聚羧酸的表面活性有明显的提高，引气能力增强。通过在混凝土中引入了细小紧密的气泡，让砂浆变得蓬松，由于空气是传热的不良导体，砂浆内气泡多了，使得砂浆的导热性变差，砂浆导热系数降低，从而达到让砂浆拥有良好保温效果的目的。
[0028]本专利技术的有益效果是：采用嵌段不饱和聚氧乙烯醚、不饱和羧酸和不饱和木质素酯化物相结合，可以充分发挥不同分子的特点，掺量范围大，水泥和易性好，提高了减水剂的性能；本产品属于功能性聚羧酸减水剂，与混凝土相容性好，无分层离析现象，而且对混凝土的保温能力有一定的提升。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例1、实施例2和对比例1所制备的木质素聚羧酸红外光谱图。
[0030]图2为实施例1与实施例2、对比例1所制备的木质素聚羧酸的表面张力测试图。
[0031]图3为实施例1与实施例2、对比例1所制备的木质素聚羧酸的起泡性能测试图。
[0032]图4为实施例1与实施例2、对比例1所制备的木质素聚羧酸的净浆流动度测试图。
[0033]图5为实施例1与实施例2、对比例1所制备的木质素聚羧酸的净浆流空时间测试结果图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术更加容易理解，下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步的描述，但实施方式不限于此。
[0035]实施例中的木质素酯化物通过以下方法的制备
[0036]取碱木质素(KL)50g，300g二甲基亚砜混合，机械搅拌，使碱木质素全部溶解。在氮气氛围进行冰浴，并加入40g缚酸剂三乙胺，反应混合物搅拌1h。然后将36g丙烯酰氯在1小时内滴入上述混合物中。反应进一步在40度下进行5小时。然后将所得产物用饱和NaHCO3溶液沉淀，过滤，并用蒸馏水反复洗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于木质素的聚羧酸减水剂，其特征在于具体由包括以下质量份的组分：1～20份的不饱和木质素酯化物单体，99
‑
70份的不饱和聚氧乙烯醚；10～18份不饱和羧酸；0.5～5份的引发剂；0.1～2份的链转移剂。2.根据权利要求1所述的基于木质素的聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的不饱和聚氧乙烯醚为乙烯基丁基醚聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、异戊烯基聚氧乙烯醚和烯丙基聚氧醚的至少一种，所述的不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐及它们的羧酸盐中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的基于木质素的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和的木质素酯化物单体，具体由以下方法步骤得到：缚酸剂和木质素溶解在有机溶剂下，然后加入不饱和酰化试剂，反应得到不饱和木质素酯化物。4.根据权利要求3所述的基于木质素的聚羧酸减水剂，其特征在于：所述缚酸剂、木质素和不饱和酰化试剂的质量比为10～30：100：10～30。5.根据权利要求3所述的基于木质素的聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的木质素为碱木质素、酶解木质素和木质素磺酸盐中的至少一种；所述的缚酸剂为三乙胺，吡啶，吗啉，二乙胺，三乙烯二胺，N，N
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二异丙基乙胺和异丙胺中的至少一种；所述的不饱和酰化试...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑大锋，钟定明，李琼，杨东杰，姚日晖，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：