專利名稱：一種多功能干混砂漿外加劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多功能外加劑及其制備方法，及其應(yīng)用于干混砂漿中，屬于高分子聚合物和建筑材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
干混砂漿是經(jīng)干燥篩分處理的細(xì)集料與膠凝材料、礦物摻合料及化學(xué)外加劑等按一定比例混合而成的固體混合物，其在使用地點(diǎn)按規(guī)定比例加水或配成液體拌和后使用。 保水增稠劑、可再分散膠粉、減水劑等是干混砂漿最主要的化學(xué)外加劑，盡管它們在干混砂漿中的總摻量大多控制在0. 01 % 5 %的范圍內(nèi)，但是它們對砂漿在攪拌和施工過程中以及硬化以后的各種性能產(chǎn)生重要影響。在干混砂漿中，常用的保水增稠材料是纖維素醚，主要作用是調(diào)節(jié)干混砂漿流變性能，使拌和的砂漿有一定粘性，并保持砂漿中的水分；減水劑是一種表面活性物質(zhì)，其主要作用是減少拌和水的用量，提高砂漿硬化體的強(qiáng)度和耐久性； 可再分散膠粉屬于有機(jī)膠凝材料，它是高分子聚合物經(jīng)噴霧干燥而成的粉狀熱塑性樹脂， 可以提高砂漿內(nèi)聚力、粘結(jié)性與柔韌性。目前，單一功能的干混砂漿外加劑已有不少品種可供選擇和使用。但是，存在的主要問題是，多品種低用量的外加劑現(xiàn)狀造成干混砂漿設(shè)備變得復(fù)雜；由于各種外加劑的密度不同，造成干混砂漿產(chǎn)品混合料難以勻質(zhì)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的波動；不同功能的外加劑對水泥普遍存在相容性和適應(yīng)性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服目前干混砂漿外加劑技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的之一是提供一種多功能外加劑，它是在天然高分子纖維素醚分子鏈上接枝羧基、磺酸基及長碳鏈。本發(fā)明的目的之二是提供一種多功能外加劑的制備方法，該多功能外加劑是利用自由基聚合反應(yīng)原理合成的一種高分子表面活性劑。本發(fā)明的目的之三是將一種多功能外加劑用于干混砂漿，在干混砂漿中同時起到增稠保水、分散減水和引氣的作用，并大幅度改善砂漿硬化體的綜合性能。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種多功能干混砂漿外加劑，它是以羧甲基纖維素為原料，甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸為接枝單體，過硫酸銨為引發(fā)劑共聚合成的多功能外加劑。其數(shù)均分子量為15，000 23，000，是一種白色或淡黃色固體粉末。一種多功能干混砂漿外加劑，它的制備方法是第一步在容器內(nèi)放入稱量的甲基丙烯酸并置于冷水浴中，用10%碳酸鈉溶液中和至PH接近7。中和反應(yīng)完畢以后，向容器中加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸，混合攪拌待用。第二步稱量羧甲基纖維素放入帶有攪拌器、氮?dú)鈱?dǎo)管和溫度計的反應(yīng)容器中，加入羧甲基纖維素質(zhì)量4 10倍的去離子水。在恒溫水浴中，通氮驅(qū)氧，加熱攪拌使羧甲基纖維素完全溶解。第三步在已溶解的羧甲基纖維素溶液中，加入中和好的甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸的混合液，攪拌并升溫至70°C 80°C以后，加入1. 5wt% 2. 5wt% (以羧甲基纖維素計)的引發(fā)劑過硫酸銨，保溫攪拌聚合反應(yīng)8 12小時，冷卻至室溫。第四步在冷卻液中加乙醇沉析聚合物固體。該固體用75%乙醇水溶液洗滌三次，抽濾以后固體在50°C真空烘箱中干燥2小時，粉碎后得到產(chǎn)品。進(jìn)一步地，一種多功能外加劑各組分比例是羧甲基纖維素10 15%，甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸85% 90%，甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸的摩爾比是0.5 1 1 2.5。將本發(fā)明所得的一種多功能外加劑應(yīng)用于干混砂漿中，其加入量為無機(jī)膠凝材料重量的2% 10%。通過調(diào)整一種多功能外加劑的組分含量可以制得性能不同的多功能外加劑。不同配方的干混砂漿加入不同摻量的多功能外加劑，可以產(chǎn)生不同用途的干混砂漿， 如保溫砂漿、抹面砂漿、砌筑砂漿等。這些砂漿的性能，均達(dá)到或超過行業(yè)或國家標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的有益效果是(1)通過分子設(shè)計原理，設(shè)計并合成的一種多功能外加劑， 把保水增稠、分散減水和引氣功能集成一體。該多功能外加劑分子結(jié)構(gòu)中的纖維素片斷，具有調(diào)節(jié)干混砂漿流變功能，可以在足夠長的時間內(nèi)保持砂漿中的水分，使凝結(jié)硬化過程得以持續(xù)進(jìn)行。通過接枝共聚，多功能外加劑分子結(jié)構(gòu)中含有長鏈醚鍵、羧基、磺酸基等功能基團(tuán)，提高了無機(jī)膠凝材料在拌和水中的分散性能，達(dá)到了高效減水的效果。同時，多功能外加劑是一種高分子表面活性劑，通過接枝共聚，可以調(diào)控主鏈結(jié)構(gòu)的表面活性，產(chǎn)生不同效果的引氣作用。( 調(diào)整多功能外加劑制備時的各組分含量，可以得到接枝率不同、分子量不同的外加劑，從而調(diào)控多功能外加劑的性能指標(biāo)，可以滿足不同用途干混砂漿的使用要求。(3)由于使用多功能外加劑，避免了在干混砂漿生產(chǎn)領(lǐng)域中，由于使用多種單一功能外加劑所造成的相容性差、適應(yīng)性弱的缺陷，還使生產(chǎn)設(shè)備相對簡化。以下通過具體實施例說明本發(fā)明實施例1 第一步在容器內(nèi)放入198g甲基丙烯酸并置于冷水浴中，用10%碳酸鈉溶液中和至PH接近7。中和反應(yīng)完畢以后，向容器中加入402g2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸，混合攪拌待用。第二步稱量IOOg羧甲基纖維素放入帶有攪拌器、氮?dú)鈱?dǎo)管和溫度計的反應(yīng)容器中，加入400g去離子水。在恒溫水浴中，通氮驅(qū)氧，加熱攪拌使羧甲基纖維素完全溶解。第三步在已溶解的羧甲基纖維素溶液中，加入中和好的甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸的混合液，攪拌并升溫至70°C以后，加入1. 5g引發(fā)劑過硫酸銨，保溫攪拌聚合反應(yīng)10小時，冷卻至室溫。第四步在冷卻液中加乙醇沉析聚合物固體。該固體用75%乙醇水溶液洗滌三次，抽濾以后固體在50°C真空烘箱中干燥2小時，粉碎后得到多功能外加劑產(chǎn)品。將多功能外加劑用于聚苯板保溫系統(tǒng)抹面膠漿中，抹面膠漿的配合比是水泥30%，石英砂(80目)60%，石灰石粉6%，木質(zhì)纖維0.3%，可再分散膠粉 0. 7%，多功能外加劑3%。加水量為膠漿稠度70%時的加水量。測定該抹面膠漿的性能指標(biāo)為
項目性能指標(biāo)未處理>0.10，破壞界面在膨拉伸黏結(jié)強(qiáng)度 / MPa脹聚苯板上浸水處理>0.40，破壞界面在膨脹聚苯板上凍融循環(huán)處理彡0.30，破壞界面在膨脹聚苯板上壓折比1.80可操作時間/h3.5實施例2 第一步在容器內(nèi)放入118g甲基丙烯酸并置于冷水浴中，用10%碳酸鈉溶液中和至PH接近7。中和反應(yīng)完畢以后，向容器中加入682g2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸，混合攪拌待用。第二步稱量IOOg羧甲基纖維素放入帶有攪拌器、氮?dú)鈱?dǎo)管和溫度計的反應(yīng)容器中，加入600g去離子水。在恒溫水浴中，通氮驅(qū)氧，加熱攪拌使羧甲基纖維素完全溶解。第三步在已溶解的羧甲基纖維素溶液中，加入中和好的甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸的混合液，攪拌并升溫至75°C以后，加入2. Og引發(fā)劑過硫酸銨，保溫攪拌聚合反應(yīng)12小時，冷卻至室溫。第四步在冷卻液中加乙醇沉析聚合物固體。該固體用75%乙醇水溶液洗滌三次，抽濾以后固體在50°C真空烘箱中干燥2小時，粉碎后得到多功能外加劑產(chǎn)品。將多功能外加劑用于配置自流平砂漿中，自流平砂漿的配合比是水泥25%，高鋁水泥20%，石英砂QO目)40%，硬石膏5%，防收縮劑0.5%，碳酸鋰0. 1，重鈣5%，多功能外加劑4.4%。加水量為自流平砂漿稠度65%時的加水量。測定該自流平砂漿的性能指標(biāo)為
權(quán)利要求
1.一種多功能干混砂漿外加劑，其特征在于以羧甲基纖維素為原料，甲基丙烯酸和 2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸為接枝單體，過硫酸銨為引發(fā)劑共聚合成的多功能外加劑。 其數(shù)均分子量為15，000 23，000，是一種白色或淡黃色固體粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能干混砂漿外加劑，其特征在于一種多功能外加劑各組分比例是羧甲基纖維素10 15%，甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸 85% 90%，甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸的摩爾比是0.5 1 1 2. 5。
3.一種多功能干混砂漿外加劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟第一步在容器內(nèi)放入稱量的甲基丙烯酸并置于冷水浴中，用10%碳酸鈉溶液中和至pH接近7。中和反應(yīng)完畢以后，向容器中加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸，混合攪拌待用。第二步稱量羧甲基纖維素放入帶有攪拌器、氮?dú)鈱?dǎo)管和溫度計的反應(yīng)容器中，加入羧甲基纖維素質(zhì)量4 10倍的去離子水。在恒溫水浴中，通氮驅(qū)氧，加熱攪拌使羧甲基纖維素完全溶解。第三步在已溶解的羧甲基纖維素溶液中，加入中和好的甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸的混合液，攪拌并升溫至70°C 80°C以后，加入1. 5wt% 2. 5wt% (以羧甲基纖維素計)的引發(fā)劑過硫酸銨，保溫攪拌聚合反應(yīng)8 12小時，冷卻至室溫。第四步在冷卻液中加乙醇沉析聚合物固體。該固體用75%乙醇水溶液洗滌三次，抽濾以后固體在50°C真空烘箱中干燥2小時，粉碎后得到產(chǎn)品。
4.一種多功能干混砂漿外加劑用于干混砂漿，其特征在于一種多功能干混砂漿外加劑在干混砂漿中的摻加量是2 % 10 %。
全文摘要
一種多功能干混砂漿外加劑，它是以羧甲基纖維素為原料，甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸為接枝單體，過硫酸銨為引發(fā)劑共聚合成的多功能外加劑。其數(shù)均分子量為15,000～23,000，是一種白色或淡黃色固體粉末。該多功能干混砂漿外加劑用于配置各類干混砂漿，在干混砂漿中可以同時起到增稠保水、分散減水和引氣的作用，并大幅度改善砂漿硬化體的綜合性能。避免了在干混砂漿生產(chǎn)領(lǐng)域中，由于使用多種單一功能外加劑所造成的相容性差、適應(yīng)性弱的缺陷，還使生產(chǎn)設(shè)備相對簡化。
文檔編號C04B24/16GK102515611SQ201110412490
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者倪忠斌, 劉士榮, 毛明富, 陳明清, 龔雁 申請人:江南大學(xué)