【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及混凝土外加剂，特别涉及一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂及其制备方法。
技术介绍
1、聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，主要用于水泥混凝土的制备，是水泥分散剂。它在很多工程中发挥着重要作用，比如公路、桥梁、大坝、隧道和高层建筑等。聚羧酸减水剂作为新一代高效减水剂，因其绿色、安全、参量低等优点，已经基本取代萘系减水剂，广泛应用于各种水泥混凝土工程中。
2、氧化石墨烯由于其结构中具有丰富的含氧官能团，聚羧酸系减水剂的聚合物可以通过氧化石墨烯的含氧官能团反应形成离子键和供价键氢键，形成更好的亲水性化合物，因此在聚羧酸减水剂中大量使用。
3、但氧化石墨烯聚羧酸减水剂生产中会使用超声等的方式进行分散，导致能耗高，且分散性并不能完全达到预期。例如：cn 103241983“氧化石墨烯改性聚羧酸系减水剂的制备方法”以天然鳞片石墨、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾为原料制备氧化石墨烯，将氧化石墨烯超声分散，再以一定比例加入聚羧酸系减水剂，形成氧化石墨烯和聚羧酸系减水剂的插层复合物。此方法在制备过程中需要使用超声分散，如需工业化量产，耗能高，对操作人员易造成职业伤害。
4、此外，聚羧酸减水剂的制备过程中会出现高温搅拌、搅拌时间长等缺点。例如：cn115947907a“一种石墨烯减水剂及其制备方法和应用”专利采用异戊烯醇聚氧乙烯醚、四丙烯酸异戊四酯、2-丙烯酰胺-1-甲基丙磺酸、不饱和磷脂酸、氧化石墨烯、3-巯基丙酸、抗坏血酸、引发剂、水制备的减水剂具有较好的减水和早强性能，但聚羧酸减水剂的主要单体采用5碳结
5、因此开发一种分散性好、高效、节能和安全的改性石墨烯六碳聚羧酸减水剂及其制备方法是非常有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术针上述提到的现有技术问题，通过采用特定的表面活性剂对氧化石墨烯进行改性使其能够在聚羧酸减水剂中均匀分散，进一步提高了反应转化率。另外，通过将改性氧化石墨烯与以六碳单体为主要材料的聚羧酸减水剂制备工艺结合，进一步降低制备温度，使温度控制在15-40℃范围内，同时降低生产制备时间至2h，进一步提高了生产效率。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、本专利技术一方面提供了一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂，制备所述改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂的原料包括：改性氧化石墨烯、六碳单体、不饱和酸、链转移试剂、还原剂、氧化剂、ph调节剂和去离子水；
4、所述六碳单体包括二乙二醇单乙烯基醚和4-巯基丁基乙烯基醚。
5、优选的，六碳单体包括二乙二醇单乙烯基醚和4-巯基丁基乙烯基醚，两者质量比为1：(0.8-1.2)。
6、进一步优选的，六碳单体包括二乙二醇单乙烯基醚和4-巯基丁基乙烯基醚，两者质量比为1：1。
7、本申请制备聚羧酸减水剂的单体采用活性更高的六碳单体，具体为二乙二醇单乙烯基醚和4-巯基丁基乙烯基醚，并通过控制二者的质量比为1：(0.8-1.2)时可以提高聚羧酸减水剂的减水性能和降低合成反应温度和制备时间。
8、在一些实施方式中，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：在44-50质量份氧化石墨烯分散液加入1.5-2.5质量份聚乙烯吡咯烷酮和45-55质量份去离子水搅拌均匀即可。
9、优选的，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：在47质量份氧化石墨烯分散液加入2.0质量份聚乙烯吡咯烷酮和50质量份去离子水搅拌均匀即可。
10、在一些实施方式中，所述改性氧化石墨烯还包括苯并三氮唑，且苯并三氮唑与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(0.2-0.4)：1。
11、优选的，所述苯并三氮唑与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为0.3：1。
12、氧化石墨烯比表面积大，极易团聚，纳米颗粒的团聚不仅会降低其在水泥基材料中的增强效果，严重时还可能损害基体性能，此外，氧化石墨烯对温度较为敏感，在后续混凝土使用时会出现保坍性不稳定等问题。本申请通过对氧化石墨烯进行改性，具体通过加入特定的聚乙烯吡咯烷酮能够对氧化石墨烯起到空间位阻作用，抑制了氧化石墨烯分子间的引力，能够提高氧化石墨烯的稳定性和在反应底料中分散性能，使改性后的氧化石墨烯能与聚羧酸减水剂形成亲水性化合物效率增加，在后续使用中进一步提高混凝土净抗压能力、浆流动度、扩展度和坍落度，申请人还发现，由于苯并三氮唑能够和氧化石墨烯形成氢键并与氧化石墨烯表面的缺陷位点相互作用，减少了长期使用时环境温度对氧化石墨烯的影响，进而增强了混凝土使用过程中的保坍性，但同时需要控制苯并三氮唑与聚乙烯吡咯烷酮质量比，以保证改性氧化石墨烯分散性更佳。
13、在一些实施方式中，所述氧化石墨烯分散液的分散相为水，浓度为0.5mg/ml-1.5mg/ml。
14、适当浓度的氧化石墨烯分散液有利于聚乙烯吡咯烷酮更好的包裹在氧化石墨烯分子上，提高其在聚羧酸减水剂中的分散性能。
15、在一些实施方式中，所述六碳单体与不饱和酸的质量比为100：(10-15)；所述六碳单体与链转移试剂的质量比为100：(0.3-0.4)；所述六碳单体与还原剂的质量比为100：(0.14-0.22)；所述六碳单体与氧化剂的质量比为100：(0.8-1.0)。
16、优选的，所述六碳单体与不饱和酸的质量比为100：12.5；所述六碳单体与链转移试剂的质量比为100：0.35；所述六碳单体与还原剂的质量比为100：0.17；所述六碳单体与氧化剂的质量比为100：0.9。
17、申请人在研究过程中发现六碳单体与不饱和酸和链转移试剂的混合比例能够影响减水剂的分散性、适应能力和吸附水泥的能力。归结其原因为：不饱和酸会促进反应向着酯化的方向进行，然而随着不饱和酸比例的增加会使不饱和酸和产生的含酯共聚物再次共聚，不仅降低了酯双键的含量，还会使得聚醚侧链的摆动受到限制，进一步降低聚醚侧链的包裹性和缠绕性，从而导致减水剂的适应性和吸附水泥的能力变差。此外，链转移试剂能够控制合成羧酸系减水剂的分子量，从而影响混凝土净浆的流动度，链转移试剂用量过多会使聚合物的分子量过小，分散性能也较差；链转移试剂用量过少，使聚合物主链太长，分链段相互卷曲、缠绕，不仅屏蔽了吸附基团，而且削弱了其空间位阻作用，就无法合理地吸咐混凝土物体。还原剂和氧化剂的用量较低或较高时，会使得减水剂聚合度偏高或偏低，导致合成的减水剂分散性较差，本申请通过控制还原剂和氧化剂的用量可以保证所制备减水剂的聚合度，有利于提高减水剂的分散性。
18、在一些实施方式中，所述不饱和酸为马来酸酐、丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种或多种。
19、优选的，所述不饱和酸为丙烯酸。
20、在一些实施方式中，所述还原剂为邻苯二酚、苯酚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂，其特征在于，制备所述改性石墨烯六碳聚羧酸减水剂的原料包括：改性氧化石墨烯、六碳单体、不饱和酸、链转移试剂、还原剂、氧化剂、pH调节剂和去离子水；
2.根据权利要求1所述的一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂，其特征在于，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：在44-50质量份氧化石墨烯分散液中加入1.5-2.5质量份聚乙烯吡咯烷酮和45-55质量份去离子水搅拌均匀即可。
3.根据权利要求2所述的一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂，其特征在于，所述改性氧化石墨烯还包括苯并三氮唑，且苯并三氮唑与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为（0.2-0.4）：1。
4.根据权利要求2所述的一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液的分散相为水，浓度为0.5mg/ml-1.5mg/ml。
5.根据权利要求1所述的一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂，其特征在于，所述六碳单体与不饱和酸的质量比为100：(10-15）；所述六碳单体与链转移试剂的质量比为100：(0.3-0.4)；所述六碳单体与还原剂的质量比
6.根据权利要求1所述的一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和酸为马来酸酐、丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种或多种；所述链转移剂为3-疏基丙酸。
7.根据权利要求1所述的一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂，其特征在于，所述还原剂为邻苯二酚、苯酚、次硫酸氢钠甲醛、抗坏血酸中的一种或多种。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的改性石墨烯六碳聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中搅拌温度为15-40℃。
10.根据权利要求8所述的一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中去离子水的质量为六碳单体质量的0.45-0.65倍； 所述改性氧化石墨烯的质量为不饱和酸质量的0.04-0.08倍；
...【技术特征摘要】
1.一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂，其特征在于，制备所述改性石墨烯六碳聚羧酸减水剂的原料包括：改性氧化石墨烯、六碳单体、不饱和酸、链转移试剂、还原剂、氧化剂、ph调节剂和去离子水；
2.根据权利要求1所述的一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂，其特征在于，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：在44-50质量份氧化石墨烯分散液中加入1.5-2.5质量份聚乙烯吡咯烷酮和45-55质量份去离子水搅拌均匀即可。
3.根据权利要求2所述的一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂，其特征在于，所述改性氧化石墨烯还包括苯并三氮唑，且苯并三氮唑与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为（0.2-0.4）：1。
4.根据权利要求2所述的一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液的分散相为水，浓度为0.5mg/ml-1.5mg/ml。
5.根据权利要求1所述的一种改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂，其特征在于，所述六碳单体与不饱和酸的质量比为100：(10-15）；所述六碳单体与链转移试剂的质量比为100...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅曹辉，吴翔，胡玮炜，张家如，李有桂，梁华鹏，
申请(专利权)人：安徽森普新型材料发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。