【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料，尤其涉及一种疏水纳米晶种及其制备方法与应用。
技术介绍
1、纳米晶种作为不影响后期强度的早强促进剂，在需要早强强度的预制构件中有着极大的应用前景。其不仅能提升强度，降低水泥用量，还能缩短预制混凝土蒸养时间、甚至在一定条件下实现免蒸养工艺，此技术是实现建筑行业节能减排的重要手段。
2、但在应用中，发现此技术对于水泥存在着适应性问题，即有的早强效果明显，而有的效果不佳，甚至出现1d强度下降的情况。wyrzykowski,m.；assmann,a.；hesse,c.；lura,p.microstructure development and autogenous shrinkage of mortars withc-s-hseeding and internal curing.和li,x.；bizzozero,j.；hesse,c.impact of c-s-hseeding on hydration and strength of slag blended cement.cem.concr.res.2022,161,106935.均对这样的现象进行了报导。
3、cn113929341a公开了一种适用于低温环境下的纳米晶种超早强剂及其制备方法，该专利致力于解决制备过程中晶种稳定性的问题，但未能解决晶种对于多种水泥的适应性问题；cn108751785b公开了一种纳米晶种早强剂及其制备方法，提出了加入硅烷偶联剂增加稳定性，但是其加入硅烷偶联剂利用的是增稠效应，控制晶种悬浮稳定性，未能有效解决
4、综上，通过疏水改性晶种，控制其反应活性(即离子在晶种富集速率)，将晶种促进水化阶段集中控制在硅酸三钙反应期间，解决目前晶种出现的水泥适应性问题，即有的早强效果明显，而有的效果不佳，甚至出现1d强度下降的情况，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、为解决现有技术中硅烷类分散剂在水体系中易交联导致纳米晶种尺寸变大、分散剂用量高、分散剂疏水性强导致纳米颗粒的晶种效应下降，纳米晶种与水泥适应性差的问题，本专利技术提出了一种疏水纳米晶种及其制备方法与应用，本专利技术在低温、溶剂体系下制备疏水纳米晶种，引入带有聚乙二醇的官能团，减少聚羧酸分散剂的用量，由于羧酸基团为强锚固基团，其会抑制水泥水化，削弱产品的晶种效应(即促进水化作用)，本专利技术大幅降低了聚羧酸分散剂的用量，采用分子排他效应，引入大量非吸附性水溶性聚合物，减弱颗粒团聚。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了：
3、本专利技术的技术方案之一，一种疏水纳米晶种，其原料中含有硅烷封端聚乙二醇单甲醚和隔离剂。
4、进一步地，所述硅烷封端聚乙二醇单甲醚的分子量为500～20000da。
5、进一步地，所述硅烷封端聚乙二醇单甲醚的分子量为2000～10000da。分子量太低会造成合成的纳米晶种稳定性不够，分子量过高则会造成亲水性太强，无法达到本专利技术疏水纳米晶种加入水泥体系后残留液相的目的。
6、本专利技术的主要目的在于解决纳米晶种与水泥适应性差的问题，适应性问题的本质是纳米晶体不仅会促进硅酸三钙水化，也会促进水泥中铝酸三钙水化，但水泥中铝酸三钙活性高于硅酸三钙，其水化产物过多则会覆盖在水泥颗粒表面，导致硅酸三钙溶解受抑制，最终出现早强效果不明显的情况。常见采用硅烷偶联剂方式提高纳米晶种疏水性的方法，存在硅烷偶联剂在水体系容易交联，反而使得纳米颗粒尺寸变大的问题；且现有硅烷偶联剂带有碳链，会使得颗粒疏水性过高，从而使得离子难以在纳米颗粒附近富集，晶种效应减弱。因此，本专利技术在制备疏水纳米晶种的过程中引入硅烷封端聚乙二醇单甲醚和隔离剂，硅烷作为强锚固基团吸附在纳米晶种表面，且硅烷表面带有向溶剂层舒展的聚乙二醇结构，形成溶剂层产生空间位阻效应，避免晶种团聚。同时采用非吸附性吸附剂游离在液体中，起到空间隔离效应，最终使得羧基在晶种总用量下降。采用本专利技术方法可降低羧酸水化延迟效果50％。
7、对比传统硅烷偶联剂作为分散剂，本专利技术在硅烷上引入亲水基团聚乙二醇和疏水基团烷基调节亲水亲油性，其避免疏水性强，导致纳米颗粒的晶种效应下降(离子富集减弱)或亲水太高无法降低晶种在铝酸三钙反应期间的活性，从而导致适应性下降的问题。同时发现硅烷封端聚乙二醇单甲醚的分子量在500～20000da之间具有足够的空间位置，分子量过高导致其中的聚乙二醇增多进而导致疏水性下降，无法抑制其在铝酸三钙快速水化期间对水化的促进(0min～60min)，相当于很多晶种在此期间被消耗，减少了促进硅酸三钙反应的晶种量。
8、进一步地，所述硅烷封端聚乙二醇单甲醚的结构式如下：
9、
10、其中，n＝10～45，r1为h或r’为c1～c3的烷基(优选r1为c1～c3-nh-c＝o-nh-c1～c3)，r2为c1～c3的烷基，r2优选为c1～c2的烷基，r2更优选为-ch2ch3，如广州市碳水科技有限公司生产的n＝10～45。
11、进一步地，所述隔离剂的分子量为200～3000da。本专利技术疏水纳米晶种的制备不同于传统增稠剂稳定悬浮液，增稠剂只能减弱颗粒沉降速率，而不能降低其团聚。本专利技术加入的是隔离剂，分子量不能太大，太大会导致架桥效应，造成颗粒团聚。
12、进一步地，所述隔离剂包括聚乙烯醇、聚乙二醇、单或双氨基封端聚乙二醇或聚乙二醇与聚丙二醇嵌段共聚物。
13、进一步地，所述疏水纳米晶种，按照重量份数计，包括以下原料：钙源15～35份、硅源10～15份、硅烷封端聚乙二醇单甲醚1～1.5份、聚羧酸分散剂为0.1-0.34份以及隔离剂2～4份。
14、进一步地，所述钙源包括甲酸钙、硝酸钙或氢氧化钙，优选硝酸钙；
15、所述硅源包括偏硅酸钠、硅酸钾或硅酸锂，优选偏硅酸钠；
16、所述聚羧酸分散剂为gk-3000。
17、本专利技术的技术方案之二，一种所述的疏水纳米晶种的制备方法，包括以下步骤：
18、在水中加入钙源配制成钙源溶液a；
19、在水中加入硅源配制成硅源溶液b；
20、在乙醇中加入硅烷封端聚乙二醇单甲醚配制成分散液c；
21、在水中加入聚羧酸分散剂，调节ph至碱性，搅拌，降温至0～5℃，再依次加入所述钙源溶液a、所述硅源溶液b以及所述分散液c和所述隔离剂，搅拌，恢复至室温，得到所述疏水纳米晶种。
22、进一步地，所述的疏水纳米晶种的制备方法，包括以下步骤：
23、在150份去离子水中加入15～35份本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种疏水纳米晶种，其特征在于，其原料中含有硅烷封端聚乙二醇单甲醚和隔离剂。
2.根据权利要求1所述的疏水纳米晶种，其特征在于，所述硅烷封端聚乙二醇单甲醚的分子量为500～20000Da。
3.根据权利要求2所述的疏水纳米晶种，其特征在于，所述硅烷封端聚乙二醇单甲醚的分子量为2000～10000Da。
4.根据权利要求1所述的疏水纳米晶种，其特征在于，所述硅烷封端聚乙二醇单甲醚的结构式如下：
5.根据权利要求1所述的疏水纳米晶种，其特征在于，所述隔离剂的分子量为200～3000Da。
6.根据权利要求5所述的疏水纳米晶种，其特征在于，所述隔离剂包括聚乙烯醇、聚乙二醇、单或双氨基封端聚乙二醇或聚乙二醇与聚丙二醇嵌段共聚物。
7.根据权利要求1所述的疏水纳米晶种，其特征在于，按照重量份数计，包括以下原料：钙源15～35份、硅源10～15份、硅烷封端聚乙二醇单甲醚1～1.5份、聚羧酸分散剂为0.1-0.34份以及隔离剂2～4份。
8.根据权利要求7所述的疏水纳米晶种，其特征在于，所述钙源包括甲酸钙、硝
9.一种权利要求1～8任一项所述的疏水纳米晶种的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.权利要求1～8任一项所述的疏水纳米晶种在水泥生产中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种疏水纳米晶种，其特征在于，其原料中含有硅烷封端聚乙二醇单甲醚和隔离剂。
2.根据权利要求1所述的疏水纳米晶种，其特征在于，所述硅烷封端聚乙二醇单甲醚的分子量为500～20000da。
3.根据权利要求2所述的疏水纳米晶种，其特征在于，所述硅烷封端聚乙二醇单甲醚的分子量为2000～10000da。
4.根据权利要求1所述的疏水纳米晶种，其特征在于，所述硅烷封端聚乙二醇单甲醚的结构式如下：
5.根据权利要求1所述的疏水纳米晶种，其特征在于，所述隔离剂的分子量为200～3000da。
6.根据权利要求5所述的疏水纳米晶种，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟，方涛，王进春，刘昭洋，董树强，李茜茜，王龙飞，龚必伟，连彦丽，田宇，
申请(专利权)人：石家庄市长安育才建材有限公司，
类型：发明
国别省市：
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