【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碱激发泡沫混凝土，具体涉及一种适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂及其制备工艺。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、碱激发泡沫混凝土相较于水泥基泡沫混凝土具备凝结速度快、强度高、耐久性好等优势。此外，碱激发泡沫混凝土还能够有效的利用矿渣和粉煤灰等固体废弃物，具有低碳和环保的优点。然而，在实际使用环境下，碱激发泡沫混凝土存在严重的收缩开裂问题，其主要原因是：碱激发胶凝材料在硬化过程中，由于化学反应中的水分消耗和与外界的水分交换失衡，会分别出现体积减小的自收缩和由水分过快蒸发引发的干燥收缩，这两者都可能导致材料产生裂缝，影响其性能和耐久性。上述问题严重阻碍了碱激发泡沫混凝土在工程中的推广和应用。目前，解决上述问题的方式之一是在碱激发泡沫混凝土中掺加具有高吸水性的内养护材料，如超吸水树脂(super absorbent polymer，sap)等。
3、然而，本专利技术人发现：(1)传统的sap吸水膨胀后相互交联的现象使得sap颗粒之间发生凝聚或团聚，导致碱激发泡沫混凝土在拌合过程中sap吸水团聚后分散程度严重降低。(2)碱激发泡沫混凝土中需要添加用高碱、盐溶液作为激发剂。然而在这种高渗透压的激发剂环境下，传统的sap存在保水能力较差的问题及吸水量低的问题，这种sap在早期受孔溶液高渗透压的影响快速释水，导致后期用于抑制碱激发泡沫混凝土自收缩的有效内养护水量减
技术实现思路
1、针对上述的问题，本专利技术提供一种适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂及其制备工艺，本专利技术制备的改性超吸水树脂不仅具有更好的分散特性、内养护水容量，而且提高了超吸水树脂的抗开裂性能，从而能够更好地促进碱激发泡沫混凝土力学性能的提升。具体地，本专利技术公开如下所示的技术方案。
2、首先，本专利技术公开一种适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂，其原料组成包括如下组分：有机单体复配物15～50重量份，碱液5～15重量份，交联剂0.2～1重量份，引发剂0.2～2重量份，有机分散剂15～30重量份，无机纳米粒子5～20重量份，硅烷偶联剂0.5～2重量份，水50～100份。其中：所述有机单体复配物包括：丙烯酸类物质20～60重量份、丙烯酰胺类物质10～30重量份、季铵盐阳离子单体5～20重量份、多糖类亲水性单体10～30重量份。所述有机分散剂是由分散剂与环己烷按照0.2～2重量份：100重量份复配而成。
3、进一步地，所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液等中的任意一种。其主要用于中和所述丙烯酸溶液，从而增强其聚合度和交联度。可选地，所述碱液的浓度范围为0.5～15mol/l。
4、进一步地，所述无机纳米粒子包括纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米氧化铝等中的任意一种。可选地，所述无机纳米粒子的粒径为20～90nm。
5、进一步地，所述丙烯酸类物质包括丙烯酸、丙烯酸酯等中的任意一种。
6、进一步地，所述丙烯酰胺类物质包括丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、n,n-二甲基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺等中的任意一种。
7、进一步地，所述季铵盐阳离子单体包括烯丙基三甲基氯化铵，2-甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵等中的任意一种。
8、进一步地，所述多糖类亲水性单体包括羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠等中的任意一种。
9、进一步地，所述交联剂包括n,n’-亚甲基双丙烯酰胺、三甲基丙烯酰胺等中的任意一种。
10、进一步地，所述引发剂包括过硫酸盐与亚硫酸氢钠任意比例的混合物，过硫酸盐包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠等中的任意一种。
11、进一步地，所述分散剂包括span-80、span-60等中的任意一种。
12、进一步地，所述有机分散剂的制备方法为：将分散剂加到环己烷中，然后加热至20～50℃搅拌15～30min，即得有机分散剂。
13、其次，本专利技术公开所述适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂的制备工艺，包括如下步骤：
14、(1)用所述碱液对丙烯酸类物质进行中和，将得到的一定中和度的丙烯酸类物质与所述丙烯酰胺类物质、季铵盐阳离子单体、多糖类亲水性单体混合，得有机单体复配物。
15、(2)将所述无机纳米粒子分散在水中形成分散液，然后将该分散液加热后加入所述硅烷偶联剂，反应完成后分离出固体产物，将其洗涤后干燥，即得改性无机纳米粒子。
16、(3)将所述有机单体复配物、改性无机纳米粒子、交联剂分散在所述有机分散剂中，然后在保护气氛和加热条件下滴定加入所述引发剂。反应完成后将得到凝胶产物洗涤、干燥，即得超吸水树脂。
17、进一步地，步骤(1)中，所述有机单体复配物的中和度为50～70％。优选地，所述中和在冰水水浴条件下进行。
18、进一步地，步骤(2)中，所述将所述无机纳米粒子分散在水中超声15～45min，即得分散液。
19、进一步地，步骤(2)中，所述加热温度为70～80℃，所述反应时间为4～9h。可选地，所述洗涤的方式包括水洗、醇洗等中的任意一种。所述干燥温度为50～80℃，干燥时间为2～24h。
20、进一步地，步骤(3)中，所述加热温度为60～80℃，滴定时间为0.5～1h。可选地，所述保护气氛包括氮气、惰性气体等。
21、进一步地，步骤(3)中，所述洗涤的方式包括醇洗等。所述干燥温度为50～70℃，干燥时间为2～12h。
22、相较于现有技术，本专利技术的技术方案至少具有以下方面的有益效果：
23、本专利技术的改性超吸水树脂是具有高分散性的球形的负载型有机-无机复合树脂，其掺加到碱激发泡沫混凝土中替换传统的sap后，能够更好地促进碱激发泡沫混凝土力学性能的提升。其原因在于：
24、第一，本专利技术的有机单体复配物将多种不同类型的有机亲水性单体链相互穿插在一起，从而形成了一种稳定的三维网络。一方面，本专利技术利用所述季铵盐阳离子单体提高了树脂内部网络结构的渗透压，从而提高树脂在高碱盐溶液中的吸水能力。另一方面，本专利技术利用所述多糖类亲水性单体增大了树脂内部网络之间的空间，从而使本专利技术的改性超吸水树脂的内养护吸水容量更高。上述的特点使所述改性超吸水树脂能够在水化后期仍然为碱激发泡沫混凝土提供更加充足的内养护水，防止碱激发泡沫混凝土的自收缩造成其容易开裂的问题。
25、第二、本专利技术首先利用硅烷偶联剂对无机纳米粒子进行改性，然后在有机单体聚合过程中接枝负载到形成的树脂上。一方面，树脂表面负载的无机纳米粒子能够有效减少树脂上的极性官能团与水的接触点本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂，其特征在于，该树脂的原料组成包括如下组分：有机单体复配物15～50重量份，碱液5～15重量份，交联剂0.2～1重量份，引发剂0.2～2重量份，有机分散剂15～30重量份，无机纳米粒子5～20重量份，硅烷偶联剂0.5～2重量份，水50～100份；其中：
2.根据权利要求1所述的适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂，其特征在于，所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的任意一种；可选地，所述碱液的浓度范围为0.5～15mol/L。
3.根据权利要求1所述的适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂，其特征在于，所述无机纳米粒子包括纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米氧化铝中的任意一种；可选地，所述无机纳米粒子的粒径为20～90nm。
4.根据权利要求1所述的适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂，其特征在于，所述季铵盐阳离子单体包括羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠中的任意一种；或者，所述多糖类亲水性单体包括羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂
6.根据权利要求1-5任一项所述的适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂，其特征在于，所述交联剂包括N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、三甲基丙烯酰胺中的任意一种；
7.权利要求1-6任一项所述的适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述有机单体复配物的中和度为50～70％；优选地，所述中和在冰水水浴条件下进行。
9.根据权利要求7所述的适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述将所述无机纳米粒子分散在水中超声15～45min，即得分散液；
10.根据权利要求7-9任一项所述的适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂的制备工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述加热温度为60～80℃，滴定时间为0.5～1h；
...【技术特征摘要】
1.一种适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂，其特征在于，该树脂的原料组成包括如下组分：有机单体复配物15～50重量份，碱液5～15重量份，交联剂0.2～1重量份，引发剂0.2～2重量份，有机分散剂15～30重量份，无机纳米粒子5～20重量份，硅烷偶联剂0.5～2重量份，水50～100份；其中：
2.根据权利要求1所述的适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂，其特征在于，所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的任意一种；可选地，所述碱液的浓度范围为0.5～15mol/l。
3.根据权利要求1所述的适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂，其特征在于，所述无机纳米粒子包括纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米氧化铝中的任意一种；可选地，所述无机纳米粒子的粒径为20～90nm。
4.根据权利要求1所述的适于碱激发泡沫混凝土的改性超吸水树脂，其特征在于，所述季铵盐阳离子单体包括羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠中的任意一种；或者，所述多糖类亲水性单体包括羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠中的任意一种。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜东兵，苏延俐，赵丕琪，王守德，于政宇，赵泓博，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：
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