一种砂浆混凝土增强组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种砂浆混凝土增强组合物及其制备方法，由功能单体、TPEG、改性碳纳米管、引发剂、不饱和羧酸类化合物、链转移剂、维生素C、无机盐和水制成，功能单体由油酸和二乙醇单异丙醇胺以1∶0.7的摩尔比经酰胺化反应制成。本发明专利技术制备的砂浆混凝土增强组合物，分子结构与聚羧酸减水剂相近，与聚羧酸减水剂具有较好的相容性，复配在外加剂产品中，能有效提高复配效率及产品的均一性。高复配效率及产品的均一性。

Mortar concrete reinforcing composition and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种砂浆混凝土增强组合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑外加剂
，具体涉及一种砂浆混凝土增强组合物及其制备方法及其制备方法。

技术介绍

[0002]水泥是一种高资源、高能源消耗和高排放的材料，对空气污染和能源环境影响巨大。目前国内外研究表明，常规环境下混凝土中约有20％
‑
30％的水泥未完全水化，只起到填充作用，不能有效发挥化学强度，是一种资源的浪费。作为混凝土材料中最主要组分的水泥，如何发挥其功效，激发其潜在的性能，尤其是后期强度，就显得极为重要，也是值得研发工作者深入研讨的课题，符合国家倡导的绿色建材、节能环保低碳的可持续发展。
[0003]目前所使用的外加剂，重点考虑的是减水、保坍及保水等功能，其主要组分是减水剂，再根据需要复配各种功能组分，如缓凝剂、引气剂、保坍剂、保水剂等，以达到混凝土拌合物的性能要求，但是对如何通过减水剂性能优化来提高混凝土强度则考虑得较少。增强剂(又叫增效剂、强效剂、减胶剂)，是近年来国内市场上出现的一种新型混凝土功能型外加剂，据厂家产品介绍，能改善混凝土拌合物性能，又能节约水泥用量，如LBD增效剂、CTF增效剂、LSY减胶剂等，均为同类产品。但这类增强剂主要是采用各种具有增强增效功能组分的材料复合而成，这些增强组分大多数是三乙醇胺、无机盐类等材料组合，其复配的产品稳定性和适应性相对较差，储存时易分层，混凝土生产时会存在搅拌不匀而影响增强效果及强度稳定性，因此其应用推广大大受限。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于克服现有技术缺陷，提供一种砂浆混凝土增强组合物。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供上述砂浆混凝土增强组合物的制备方法。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种砂浆混凝土增强组合物，由功能单体、TPEG、改性碳纳米管、引发剂、不饱和羧酸类化合物、链转移剂、维生素C、无机盐和水制成，其中，功能单体、TPEG、改性碳纳米管、引发剂、不饱和羧酸类化合物、链转移剂、维生素C和无机盐的质量比为30
‑
50∶10
‑
30∶1
‑
5∶0.5
‑
2∶5
‑
10∶0.1
‑
0.5∶0.5
‑
1∶10
‑
30；
[0008]功能单体由油酸和二乙醇单异丙醇胺以1∶0.7的摩尔比经酰胺化反应制成。
[0009]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述功能单体的制备方法包括：按将油酸、部分二乙醇单异丙醇胺加入反应釜中，在氮气保护条件下加热至170℃，反应3h至游离酸含量低于1.5％后，降温至80℃，投入剩余二乙醇单异丙醇胺，再加入催化剂，保温反应至胺值不再发生改变，即制得功能单体。
[0010]进一步优选的，所述催化剂为KOH。
[0011]该功能单体的合成路线如下：
[0012]第一步：
[0013][0014]第二步：
[0015][0016]其中，R为CH3(CH2)7CH＝CH(CH2)7。
[0017]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述TPEG的数均分子量在2300
‑
2500g/cm3，该TPEG的分子式为CH2＝C(CH3)CH2CH2O(CH2CH2O)
n
H，n为正整数。
[0018]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述不饱和羧酸类化合物为丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸、马来酸酐、丙烯酸甲酯和马来酸二甲酯中的至少一种。
[0019]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述碳纳米管为羧基化多臂碳纳米管和/或羟基化多臂碳纳米管。
[0020]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述引发剂为过硫酸铵和/或过硫酸钾。
[0021]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述链转移剂为巯基乙酸、2
‑
巯基丙酸、3
‑
巯基丙酸和甲基丙烯磺酸钠中的至少一种。
[0022]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述无机盐为硫酸钠、亚硫酸钠和硅酸钠中的至少一种。
[0023]上述砂浆混凝土增强组合物的制备方法，其合成路线如下：
[0024][0025]其中，R1为改性碳纳米管，R2为功能单体。
[0026]具体包括如下步骤：
[0027](1)将所述TPEG、功能单体、改性碳纳米管和去离子水加入反应釜。在不断搅拌下，
将反应釜温度升到40
‑
45℃；
[0028](2)当上述反应釜稳定在设定温度后，不断搅拌的同时，一次性加入引发剂，然后于40
‑
45℃下保温，并于1h
‑
4h内滴加计量的不饱和羧酸类化合物和链转移剂的混合水溶液和维生素C水溶液，
[0029](3)滴加完毕后，在40
‑
45℃下保温1h后，将无机盐水溶液加入反应釜中，混合均匀，即得所述砂浆混凝土增强组合物。
[0030]本专利技术的有益效果是：
[0031]1、本专利技术通过分子结构设计，首先，将油酸与二乙醇单异丙醇胺进行酰胺化反应，制得功能单体，随后，通过自由基聚合，直接合成聚羧酸型砂浆混凝土增强组合物。
[0032]2、本专利技术的来自油酸的含碳数为18的憎水性烃基吸附在水泥颗粒表面使其呈部分疏水性，进而吸附在气泡的气液面上，降低气泡表面能，稳定气泡，延缓气泡劣化，减少气孔内表面缺陷，使气孔分布均匀。
[0033]3、本专利技术中的胺基官能团在碱性水泥浆体中，会与Al
3+
或Fe
3+
形成不同程度的化学络合，进而对水泥中铝/铁酸盐相的水化产生促进作用，不仅能形成更多的水化铝酸盐，还有助于氢氧化钙与粉煤灰发生火山灰反应。同时，化学络合作用加速粉煤灰的溶解，提高了粉煤灰的水化活性，而溶解出的Al
3+
与石灰石粉发生化学反应。综合作用下，将有助于产生更多的水化产物，而这些水化产物进一步填充孔隙，整体密实度得到提高。
[0034]4、本专利技术通过适量引入少量改性碳纳米管，一方面，水泥水化过程中释放出的金属阳离子会与改性碳纳米管边缘的官能团发生络合反应，形成化学交联作用；另一方面，改性碳纳米管表面富含的官能团及缺陷会为水化产物提供了大量的成核位点，能加速水化产物的形成，水化产物相互交织和重叠，形成致密的微观结构。
[0035]5、本专利技术制备的砂浆混凝土增强组合物，分子结构与聚羧酸减水剂相近，与聚羧酸减水剂具有较好的相容性，复配在外加剂产品中，能有效提高复配效率及产品的均一性。
具体实施方式
[0036]以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。
[0037]以下实施例中的功能单体的制备方法具体为：将112.98g油酸加入四口烧瓶中进行加热，通入氮气保护，加入45.70g二乙醇单异丙醇胺，升温至170℃，反应3h。取样，用NaOH标准溶液滴定体系中的游本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种砂浆混凝土增强组合物，其特征在于：由功能单体、TPEG、改性碳纳米管、引发剂、不饱和羧酸类化合物、链转移剂、维生素C、无机盐和水制成，其中，功能单体、TPEG、改性碳纳米管、引发剂、不饱和羧酸类化合物、链转移剂、维生素C和无机盐的质量比为30
‑
50∶10
‑
30∶1
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5∶0.5
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2∶5
‑
10∶0.1
‑
0.5∶0.5
‑
1∶10
‑
30；功能单体由油酸和二乙醇单异丙醇胺以1∶0.7的摩尔比经酰胺化反应制成。2.如权利要求1至所述的一种砂浆混凝土增强组合物，其特征在于：所述功能单体的制备方法包括：按将油酸、部分二乙醇单异丙醇胺加入反应釜中，在氮气保护条件下加热至170℃，反应3h至游离酸含量低于1.5％后，降温至80℃，投入剩余二乙醇单异丙醇胺，再加入催化剂，保温反应至胺值不再发生改变，即制得功能单体。3.如权利要求2至所述的一种砂浆混凝土增强组合物，其特征在于：所述催化剂为KOH。4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的一种砂浆混凝土增强组合物，其特征在于：所述TPEG的数均分子量在2300
‑
2500g/cm3，该TPEG的分子式为CH2＝C(CH3)CH2CH2O(CH2CH2O)
n
H，n为正整数。5.如权利要求1至3中任一权利要求所述的一种砂浆混凝土...

【专利技术属性】
技术研发人员：康净鑫，李芳，杨秀芳，
申请(专利权)人：厦门路桥翔通建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：