一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑及其制備方法和使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑及其制備方法和使用方法，用殼聚糖與衣糠酸酐反應(yīng)制備含有雙鍵的改性殼聚糖，所得改性殼聚糖再與丙烯酸類單體和烯丙基磺酸鈉進(jìn)行共聚合反應(yīng)，所得產(chǎn)物與緩凝劑進(jìn)行復(fù)配得到了改性殼聚糖高效緩凝減水劑。本發(fā)明方法制備的減水劑具有減水效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、緩凝時(shí)間長以及可與聚羧酸系減水劑配合使用等特點(diǎn)。
【專利說明】
一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑及其制備方法和使用方法【

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉混凝土用減水劑領(lǐng)域，特別及一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑及其制備方法和使用方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]減水劑是現(xiàn)代混凝土的生產(chǎn)和施工過程必須使用的一種重要的外加劑。減水劑的發(fā)展經(jīng)歷了第一代的木質(zhì)素磺酸鹽減水劑、第二代的萘系磺酸鹽和氨基磺酸鹽減水劑以及第三代的聚羧酸鹽減水劑。我國目前主要以第二代減水劑的應(yīng)用最為廣泛，第三代的聚羧酸系減水劑還在推廣之中，其用量正在逐年增加。第二代的萘系減水劑在應(yīng)用時(shí)，其固體摻量為水泥重量的1%左右，減水率可以達(dá)到15%?20%，緩凝時(shí)間為1?2小時(shí)。第三代的聚羧酸系減水劑的固體摻量是水泥重量的0.2%，減水率為30%左右，緩凝時(shí)間為2?3小時(shí)。目前在第三代減水劑在應(yīng)用中遇到的問題是其適應(yīng)性較差，對水泥的品種以及砂石中含泥量比較敏感，用于有些品牌的水泥時(shí)適應(yīng)性好，而在用于另外一些品牌的水泥時(shí)則可能效果很差，同時(shí)當(dāng)砂石中的含泥量大于5%時(shí)，使得聚羧酸系減水劑的減水率和混凝土的流動(dòng)性顯著下降，幾乎無法使用，這些問題的存在妨礙了聚羧酸系減水劑在我國中部特別是西北地區(qū)的推廣應(yīng)用。原因是這些地區(qū)的河道的天然砂子普遍含泥量較高。聚羧酸系減水劑對砂子含泥量敏感的問題成為了近幾年研究的熱點(diǎn)。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑及其制備方法和使用方法，該方法所制備的改性殼聚糖高效緩凝減水劑減水效率高。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，包括以下步驟:
[0006]按照重量份將15?20份殼聚糖和8?12份衣糠酸酐在干燥、無水的反應(yīng)器內(nèi)加熱到70?801攪拌混合均勻，然后升溫到90?951繼續(xù)保溫反應(yīng)2?3小時(shí)，降至40?501后在攪拌下加入40?50份去離子水，然后中和至邱值為6.5?7.5，所得產(chǎn)物溶液保持溫度為45?501，在攪拌下分別滴加8?12份混合單體、2?4份引發(fā)劑溶液I和1.5?3.5份的引發(fā)劑溶液II，滴加時(shí)間為1?1.5小時(shí)，加料完畢后繼續(xù)保溫反應(yīng)4?5小時(shí)，然后降溫到25?301，然后中和至邱值為6.5?7.5，然后加入3?5份緩凝劑，攪拌均勻得到了改性殼聚糖高效緩凝減水劑。
[0007]優(yōu)選的，所述的殼聚糖的脫乙酰度大于85%，粘度為350111？1 8?250111？1 8,能夠溶于水。
[0008]優(yōu)選的，所述混合單體由丙烯酸、甲基丙烯酸、丙稀磺酸鈉和水按照重量份10:2:1:5混合而成。
[0009]優(yōu)選的，所述引發(fā)劑溶液I由過硫酸銨、過硫酸鉀或者過硫酸鈉溶解于水中得到，其中過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉與水的質(zhì)量比均為1:10 ；引發(fā)劑溶液II由亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉或者硫代硫酸鈉溶解于水中得到，其中亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉與水的質(zhì)量比為1:10 ；引發(fā)劑的加入方式為引發(fā)劑溶液I和引發(fā)劑溶液II分別滴加，加入前不混入口。
[0010]優(yōu)選的，所述緩凝劑為檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈉或者三聚磷酸鈉。
[0011]優(yōu)選的，殼聚糖和衣糠酸酐攪拌均勻的時(shí)間為30?50分鐘。
[0012]優(yōu)選的，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)邱值。
[0013]改性殼聚糖高效緩凝減水劑的使用方法:該改性殼聚糖高效緩凝減水劑的加入量為水泥重量的0.4%時(shí)減水率在27?30%，能夠用于砂石含泥量小于11%的混凝土。
[0014]改性殼聚糖高效緩凝減水劑的使用方法:使用時(shí)，向水泥中加入占水泥重量
0.12%?0.15%的改性殼聚糖減水劑和占水泥重量0.12%?0.16%的聚羧酸系減水劑，減水率為28%?30%，能夠用于砂石含泥量小于9%的混凝土。
[0015]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明采用殼聚糖與衣糠酸酐反應(yīng)制備含有雙鍵的改性殼聚糖，所得改性殼聚糖再與丙烯酸類單體和烯丙基磺酸鹽等進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，最后與檸檬酸鈉等緩凝劑進(jìn)行復(fù)配制備出改性殼聚糖高校減水劑；本發(fā)明方法制備的減水劑減水效率高，當(dāng)固體摻量按照水泥重量為0.4%時(shí)減水率在27?30%，對水泥的適應(yīng)性好，緩凝時(shí)間長，單獨(dú)緩凝時(shí)間可以達(dá)到4?5小時(shí)，能夠用于砂石含泥量小于11%的混凝土。同時(shí)本產(chǎn)品也可以與聚羧酸系減水劑配合使用，可以改善聚羧酸減水劑時(shí)存在的容易泌水、離析以及對含泥砂石的敏感的缺陷，當(dāng)聚羧酸系減水劑的固體摻量按照水泥重量為0.12%?0.16%，固體摻量按照水泥重量為0.12%?0.15%配合使用本產(chǎn)品，減水率為28%?30%，能夠防止混凝土在拌合施工過程的彌水、離析等現(xiàn)象，適用于砂石含泥量小于9 %的混凝土。
【【具體實(shí)施方式】】
[0016]本發(fā)明一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，包括以下步驟:
[0017]按照重量份將15?20份殼聚糖和8?12份衣糠酸酐在干燥、無水的反應(yīng)器內(nèi)加熱到70?801攪拌混合30?50分鐘，然后升溫到90?951繼續(xù)保溫反應(yīng)2?3小時(shí)，降至40?501后在攪拌下慢慢加入40?50份去離子水，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液中和至邱值為6.5?7.5，所得產(chǎn)物溶液保持溫度為45?501，在攪拌下分別滴加8?12份混合單體、2?4份引發(fā)劑溶液I和1.5?3.5份的引發(fā)劑溶液II，滴加時(shí)間為1?
1.5小時(shí)，加料完畢后繼續(xù)保溫反應(yīng)4?5小時(shí)，然后降溫到25?301，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液中和至邱值為6.5?7.5，然后加入3?5份緩凝劑，攪拌均勻得到了改性殼聚糖高效緩凝減水劑。
[0018]上述殼聚糖的脫乙酰度大于85%，粘度為350111？1 8?250111？1 8，可溶于水。
[0019]上述述混合單體由丙烯酸、甲基丙烯酸、丙稀磺酸鈉和水按照重量份10:2:1:5混合而成。
[0020]上述引發(fā)劑I由1份過硫酸銨、1份過硫酸鉀或者1份過硫酸鈉溶解于10份水中得到；引發(fā)劑II由1份亞硫酸氫鈉、1份亞硫酸鈉或者1份硫代硫酸鈉溶解于10份水中得到；引發(fā)劑的加入方式為引發(fā)劑I和引發(fā)劑II分別滴加，加入前不得混合。
[0021〕 上述緩凝劑為檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈉或者三聚磷酸鈉。
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，包括以下步驟:按照重量份將15份殼聚糖和12份衣糠酸酐在干燥、無水的反應(yīng)器內(nèi)加熱到801攪拌混合30分鐘，然后升溫到901繼續(xù)保溫反應(yīng)2小時(shí)，降至401后在攪拌下慢慢加入40份去離子水，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液中和至邱值為6.5，所得產(chǎn)物溶液保持溫度為451，在攪拌下分別滴加8份混合單體、2份引發(fā)劑溶液I (過硫酸銨溶解于水中得到，過硫酸銨與水的質(zhì)量比為1:10)和3.5份的引發(fā)劑溶液II (亞硫酸鈉溶解于水中得到，亞硫酸鈉與水的質(zhì)量比為1: 10)，滴加時(shí)間為1小時(shí)，加料完畢后繼續(xù)保溫反應(yīng)4小時(shí)，然后降溫到251，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液中和至邱值為6.5，然后加入5份檸檬酸鈉作為緩凝劑，攪拌均勻得到了改性殼聚糖高效緩凝減水劑。
[0024]實(shí)施例2
[0025]一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，包括以下步驟:按照重量份將18份殼聚糖和8份衣糠酸酐在干燥、無水的反應(yīng)器內(nèi)加熱到701攪拌混合50分鐘，然后升溫到951繼續(xù)保溫反應(yīng)3小時(shí)，降至401后在攪拌下慢慢加入50份去離子水，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液中和至邱值為7.5，所得產(chǎn)物溶液保持溫度為501，在攪拌下分別滴加10份混合單體、2份引發(fā)劑溶液1(過硫酸鉀溶解于水中得到，過硫酸鉀與水的質(zhì)量比為1:10)和2.5份的引發(fā)劑溶液11(硫代硫酸鈉溶解于水中得到，硫代硫酸鈉與水的質(zhì)量比為1:10),滴加時(shí)間為1小時(shí)，加料完畢后繼續(xù)保溫反應(yīng)4小時(shí)，然后降溫到301，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液中和至邱值為7.5，然后加入4份檸檬酸鈉作為緩凝劑，攪拌均勻得到了改性殼聚糖高效緩凝減水劑。
[0026]實(shí)施例3
[0027]—種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，包括以下步驟:按照重量份將20份殼聚糖和10份衣糠酸酐在干燥、無水的反應(yīng)器內(nèi)加熱到701攪拌混合50分鐘，然后升溫到951繼續(xù)保溫反應(yīng)2小時(shí)，降至401后在攪拌下慢慢加入50份去離子水，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液中和至邱值為7.5，所得產(chǎn)物溶液保持溫度為501，在攪拌下分別滴加12份混合單體、2份引發(fā)劑溶液1(過硫酸鉀溶解于水中得到，過硫酸鉀與水的質(zhì)量比為1:10)和1.5份的引發(fā)劑溶液11(亞硫酸鈉溶解于水中得到，亞硫酸鈉與水的質(zhì)量比為1:10),滴加時(shí)間為1.5小時(shí)，加料完畢后繼續(xù)保溫反應(yīng)5小時(shí)，然后降溫到251，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液中和至邱值為7.5，然后加入3份葡萄糖酸鈉作為緩凝劑，攪拌均勻得到了改性殼聚糖高效緩凝減水劑。
[0028]實(shí)施例4
[0029]一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，包括以下步驟:按照重量份將16份殼聚糖和11份衣糠酸酐在干燥、無水的反應(yīng)器內(nèi)加熱到801攪拌混合30分鐘，然后升溫到901繼續(xù)保溫反應(yīng)2小時(shí)，降至501后在攪拌下慢慢加入45份去離子水，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液中和至邱值為7，所得產(chǎn)物溶液保持溫度為501，在攪拌下分別滴加10份混合單體、2份引發(fā)劑溶液I (過硫酸鈉溶解于水中得到，過硫酸鈉與水的質(zhì)量比為1:10)和1.5份的引發(fā)劑溶液11(亞硫酸氫鈉溶解于水中得到，亞硫酸氫鈉與水的質(zhì)量比為1:10),滴加時(shí)間為1.5小時(shí)，加料完畢后繼續(xù)保溫反應(yīng)5小時(shí)，然后降溫到301，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液中和至邱值為7.5，然后加入3份三聚磷酸鈉作為緩凝劑，攪拌均勻得到了改性殼聚糖高效緩凝減水劑。
[0030]實(shí)施例5
[0031]一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，包括以下步驟:按照重量份將15份殼聚糖和12份衣糠酸酐在干燥、無水的反應(yīng)器內(nèi)加熱到701攪拌混合40分鐘，然后升溫到951繼續(xù)保溫反應(yīng)3小時(shí)，降至401后在攪拌下慢慢加入50份去離子水，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液中和至邱值為7.5，所得產(chǎn)物溶液保持溫度為501，在攪拌下分別滴加12份混合單體、2份引發(fā)劑溶液I (過硫酸銨溶解于水中得到，過硫酸銨與水的質(zhì)量比為1:10)和1.5份的引發(fā)劑溶液11(亞硫酸氫鈉溶解于水中得到，亞硫酸氫鈉與水的質(zhì)量比為1:10),滴加時(shí)間為1小時(shí)，加料完畢后繼續(xù)保溫反應(yīng)4小時(shí)，然后降溫到301，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液中和至邱值為7.5，然后加入5份葡萄糖酸鈉作為緩凝劑，攪拌均勻得到了改性殼聚糖高效緩凝減水劑。
[0032]本發(fā)明采用殼聚糖與衣糠酸酐反應(yīng)制備含有雙鍵的改性殼聚糖，再與丙烯酸類單體和烯丙基磺酸鹽等進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，所得產(chǎn)物與檸檬酸鈉等緩凝劑進(jìn)行復(fù)配制備出改性殼聚糖高校減水劑；本發(fā)明方法制備的減水劑減水效率高，當(dāng)固體摻量為水泥重量為0.4%時(shí)減水率在27?30%，對水泥的適應(yīng)性好，適用于砂石含泥量小于11%的混凝土，緩凝時(shí)間長，緩凝時(shí)間可以達(dá)到5小時(shí)。同時(shí)本產(chǎn)品可與聚羧酸系減水劑配合使用，能夠改善聚羧酸減水劑時(shí)存在的容易泌水、離析以及對含泥砂石的敏感的缺陷，當(dāng)聚羧酸系減水劑的固體摻量為水泥重量的0.12%?0.16%，同時(shí)按照固體摻量為水泥重量為0.12%?0.15%配合使用本產(chǎn)品，能夠防止混凝土在拌合施工過程的彌水、離析等現(xiàn)象，減水率為28%?30%，適用于砂石含泥量小于9%的混凝土。
【權(quán)利要求】
1.一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 按照重量份將15?20份的殼聚糖和8?12份衣糠酸酐在干燥、無水的反應(yīng)器內(nèi)加熱到70?80°C攪拌混合均勻，然后升溫到90?95°C繼續(xù)保溫反應(yīng)2?3小時(shí)，降至40?50°C后在攪拌下加入40?50份去離子水，然后中和至pH值為6.5?7.5，所得產(chǎn)物溶液保持溫度為45?50°C，在攪拌下分別滴加8?12份混合單體、2?4份引發(fā)劑溶液I和1.5?3.5份的引發(fā)劑溶液II，滴加時(shí)間為I?1.5小時(shí)，加料完畢后繼續(xù)保溫反應(yīng)4?5小時(shí)，然后降溫到25?30°C，然后中和至pH值為6.5?7.5，然后加入3?5份緩凝劑，攪拌均勻得到了改性殼聚糖高效緩凝減水劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，其特征在于:所述殼聚糖的脫乙酰度大于85%，粘度為350mPa.s?250mPa.s，能夠溶于水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，其特征在于:所述混合單體由丙烯酸、甲基丙烯酸、烯丙基磺酸鈉和水按照重量份10:2:1:5混合而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，其特征在于:所述引發(fā)劑溶液I由過硫酸銨、過硫酸鉀或者過硫酸鈉溶解于水中得到，其中過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉與水的質(zhì)量比均為1:10 ;引發(fā)劑溶液II由亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉或者硫代硫酸鈉溶解于水中得到，其中亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉與水的質(zhì)量比為1:10 ;引發(fā)劑的加入方式為引發(fā)劑溶液I和引發(fā)劑溶液II分別滴加，加入前不混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，其特征在于:所述緩凝劑為朽1檬酸鈉、葡萄糖酸鈉或者三聚磷酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，其特征在于:殼聚糖和衣糠酸酐攪拌均勻的時(shí)間為30?50分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法，其特征在于:采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值。
8.權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的一種改性殼聚糖高效緩凝減水劑的制備方法所制備的改性殼聚糖高效緩凝減水劑。
9.權(quán)利要求8所述的改性殼聚糖高效緩凝減水劑的使用方法，其特征在于，使用于砂石含泥量小于11%的混凝土中時(shí)，該改性殼聚糖高效緩凝減水劑的固體加入量為水泥重量的0.4%時(shí)減水率在27%?30%，緩凝時(shí)間達(dá)4?5小時(shí)。
10.權(quán)利要求8所述的改性殼聚糖高效緩凝減水劑的使用方法，其特征在于，使用于砂石含泥量小于9%的混凝土中時(shí),使用固體摻量為水泥重量0.12%?0.15%的改性殼聚糖減水劑和0.12%?0.16%的聚羧酸系減水劑，減水率為28%?30%，緩凝時(shí)間為4?5小時(shí)。
【文檔編號】C08B37/08GK104356300SQ201410566824
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】呂生華, 賀亞亞, 趙浩然, 周慶芳, 呂慶強(qiáng) 申請人:陜西科技大學(xué)