【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及混凝土外加劑領(lǐng)域，特別是涉及一種混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑及其制備方法與應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、混凝土外加劑是制備和影響現(xiàn)代混凝土性能的核心材料。機(jī)制砂在礦石開采、破碎過程中會(huì)產(chǎn)生大量的泥土和石粉，常采用水洗方式處理。水洗機(jī)制砂生產(chǎn)企業(yè)為降低生產(chǎn)用水并滿足環(huán)保要求，常采用絮凝劑對(duì)洗砂水進(jìn)行快速沉降、凈化、澄清，加快回收利用。
2、目前砂石企業(yè)采用的絮凝劑大多為聚丙烯酰胺(分子量1200萬、1800萬等)或無機(jī)聚合物絮凝劑。生產(chǎn)過程中，絮凝劑常殘留在機(jī)制砂中，由于其分子量過高會(huì)造成對(duì)減水劑的吸附和分散性能干擾，造成外加劑的摻量大幅度增大，且混凝土拌合物黏聚性增大，塌落度損失加快，凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)等問題，特別是對(duì)聚羧酸減水劑影響顯著。增加了混凝土外加劑的調(diào)整難度和成本，是目前行業(yè)內(nèi)普遍存在的難題之一。
3、現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利cn116535127a使用聚羧酸減水劑與亞鐵離子可溶性鹽、過二硫酸根離子可溶性鹽，通過氧化還原反應(yīng)對(duì)絮凝劑進(jìn)行降解，以使絮凝劑分子由大分子降解變成小分子，來減少其對(duì)混凝土工作性的影響。但該抗絮凝劑與聚羧酸減水劑混合儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，也會(huì)對(duì)聚羧酸減水劑進(jìn)行降解，影響減水保坍效果。中國(guó)專利cn112661913a使用酰亞胺，不飽和羧酸以及大單體合成了一種抗機(jī)制砂中絮凝劑的功能性聚羧酸減水劑，相對(duì)于常用的聚羧酸減水劑具有更好的抵抗絮凝劑的作用，但該制備工藝復(fù)雜且使用如酰亞胺這樣較貴的單體，使用成本過高，并不具有實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值。
4、因此，研究開發(fā)一種新型外加劑阻抗絮凝劑對(duì)混
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是提供一種混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑及其制備方法與應(yīng)用，使其工藝操作簡(jiǎn)便，與聚羧酸減水劑匹配性良好，能有效減弱聚丙烯酰胺絮凝劑的絮凝作用，降低混凝土外加劑摻量，提高含機(jī)制砂的混凝土工作性能。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提用如下技術(shù)方案：
3、一方面，本專利技術(shù)提供一種混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑，以環(huán)糊精、磺化劑、交聯(lián)劑、催化劑、水為原料，通過環(huán)糊精的磺化、交聯(lián)復(fù)合反應(yīng)，形成帶有陰離子磺酸基的多個(gè)環(huán)糊精相互交聯(lián)的結(jié)構(gòu)分子形式。
4、本專利技術(shù)的制備原理為：磺化劑、交聯(lián)劑在催化劑的作用下與環(huán)糊精分子結(jié)構(gòu)中的羥基發(fā)生“磺化-交聯(lián)”復(fù)合反應(yīng)，通過磺化反應(yīng)可以在環(huán)糊精分子中引入強(qiáng)極性親水基團(tuán)磺酸基，具有很強(qiáng)的離子吸附性。磺化反應(yīng)后的環(huán)糊精因其特殊的“帶有磺酸基的中空?qǐng)A筒立體環(huán)狀”分子結(jié)構(gòu)，通過氫鍵相互作用，優(yōu)先于聚羧酸減水劑分子與聚丙烯酰胺(絮凝劑)分子鏈建立某種“錨固”吸附作用，使得聚丙烯酰胺與聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺與聚羧酸減水劑的分子間距變大，從而降低了聚羧酸減水劑分子被聚丙烯酰胺吸附、包埋束縛的概率，表現(xiàn)出混凝土減水和保坍性能有較大提升。然而，在實(shí)際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)，磺化環(huán)糊精的抗絮凝劑作用效果有限，當(dāng)其摻量達(dá)到飽和點(diǎn)后，對(duì)絮凝劑的阻抗作用趨于平緩，并不是摻量越大效果越好。而通過對(duì)磺化環(huán)糊精適當(dāng)?shù)慕宦?lián)反應(yīng)后，將幾個(gè)或者多個(gè)“帶有磺酸基的中空?qǐng)A筒立體環(huán)狀環(huán)糊精”分子結(jié)構(gòu)以化學(xué)鍵的方式相互鏈接，形成空間位阻較大的立體多環(huán)糊精大分子，周邊分布有多個(gè)具有“錨固”吸附作用的磺酸基，當(dāng)與聚丙烯酰胺“吸附錨固”后，聚丙烯酰胺分子間距變得更大，大大降低了聚羧酸減水劑分子被聚丙烯酰胺吸附、包埋束縛的概率。
5、作為本專利技術(shù)進(jìn)一步地改進(jìn)，所述原料按重量份數(shù)包括：環(huán)糊精50～90份、磺化劑3～15份、交聯(lián)劑3～15份、催化劑0.5～5份、水3～25份。
6、進(jìn)一步地，所述環(huán)糊精是α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精或者γ-環(huán)糊精中的一種或多種。
7、進(jìn)一步地，所述磺化劑是so3、濃硫酸、氯磺酸、氨基磺酸、過硫酸銨、焦亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉中的一種或多種。
8、此處的磺化劑采用so3、濃硫酸、氯磺酸、氨基磺酸、過硫酸銨、焦亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉均為無機(jī)類磺化劑，可以使環(huán)糊精上的羥基發(fā)生磺化反應(yīng)形成磺酸基團(tuán)，具有很強(qiáng)的離子吸附性，其吸附性優(yōu)于羧酸基團(tuán)。
9、進(jìn)一步地，所述交聯(lián)劑是丁二酸酐、順丁烯二酸酐、反丁烯二酸、乙二酸、三偏磷酸鈉和磷酸二氫鈉中的一種或多種。
10、此處的交聯(lián)劑采用丁二酸酐、順丁烯二酸酐、反丁烯二酸、乙二酸均為多元有機(jī)酸，可以使環(huán)糊精之間形成雙酯交聯(lián)結(jié)構(gòu)；增加環(huán)糊精的分子量和空間立體構(gòu)象。而三偏磷酸鈉和磷酸二氫鈉作為磷酸鹽類酯化交聯(lián)劑也可以使環(huán)糊精之間相互交聯(lián)，增加環(huán)糊精的分子量和空間立體構(gòu)象。
11、進(jìn)一步地，所述催化劑是對(duì)甲苯磺酸、氫氧化鈉、乙氧基鈉、甲基鈉、碳酸鈉和碳酸鉀中的一種或多種。
12、第二方面，本專利技術(shù)還提供了一種上述混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑的制備方法，包括如下步驟：
13、(1)預(yù)混原料的制備：將磺化劑、交聯(lián)劑、催化劑和水加入高速混料機(jī)中，并充分?jǐn)嚢杈鶆颍?/p>
14、(2)將環(huán)糊精分批次加入高速混料機(jī)中，并充分?jǐn)嚢杈鶆颍?/p>
15、(3)環(huán)糊精磺化-交聯(lián)復(fù)合改性反應(yīng)：將步驟(2)混合好的反應(yīng)物料置于加熱式混合機(jī)中，在70～125℃下攪拌反應(yīng)20～120min，待物料降溫至50℃以下，得到所述的混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑。
16、第三方面，本專利技術(shù)還提供了一種上述混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑的應(yīng)用，所述應(yīng)用為作為抗絮凝劑與聚羧酸減水劑聯(lián)合用于制備混凝土。
17、進(jìn)一步地，所述抗絮凝劑為抗機(jī)制砂中的聚丙烯酰胺絮凝劑。
18、通過采用上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)至少具有如下有益效果：
19、1、采用環(huán)糊精磺化-交聯(lián)復(fù)合反應(yīng)改性制備出的環(huán)糊精抗絮凝劑，具有較大空間位阻效應(yīng)及多個(gè)“磺酸基吸附位點(diǎn)”，與聚羧酸減水劑匹配性良好，部分取代或者外摻，都具有較好抗絮凝劑作用，不影響混凝土的初始分散性、分散保持性和28d抗壓強(qiáng)度；
20、2、本專利技術(shù)改性環(huán)糊精抗絮凝劑與聚羧酸減水劑匹配使用，對(duì)于不同的水泥、摻合料、機(jī)制砂、環(huán)境溫度及混凝土配合比波動(dòng)都有著優(yōu)異的適應(yīng)性。具有提高混凝土和易性、粘聚性，防止泌水的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能夠降低混凝土收縮開裂。
21、3、本專利技術(shù)對(duì)設(shè)備無特殊要求、原料易得，成本較為低廉，性能優(yōu)良；其制備方法的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，制備過程中不產(chǎn)生廢液、廢氣和廢渣，為綠色合成工藝。
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1.一種混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑，其特征在于，以環(huán)糊精、磺化劑、交聯(lián)劑、催化劑、水為原料，通過環(huán)糊精的磺化、交聯(lián)復(fù)合反應(yīng)，形成帶有陰離子磺酸基的多個(gè)環(huán)糊精相互交聯(lián)的結(jié)構(gòu)分子形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑，其特征在于，所述原料按重量份數(shù)包括：環(huán)糊精50～90份、磺化劑3～15份、交聯(lián)劑3～15份、催化劑0.5～5份、水3～25份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝土用改性環(huán)糊精絮凝劑，其特征在于，所述環(huán)糊精是α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精或者γ-環(huán)糊精中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑，其特征在于，所述磺化劑是SO3、濃硫酸、氯磺酸、氨基磺酸、過硫酸銨、焦亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑，其特征在于，所述交聯(lián)劑是丁二酸酐、順丁烯二酸酐、反丁烯二酸、乙二酸、三偏磷酸鈉和磷酸二氫鈉中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑，其特征在于，所述催化劑是對(duì)甲苯磺酸、氫氧化鈉、乙氧基鈉、
7.一種權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
8.一種混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑的應(yīng)用，其特征在于，所述混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑為權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑或權(quán)利要求7所述的混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑的制備方法制備得到的混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑的應(yīng)用，其特征在于，所述抗絮凝劑為抗機(jī)制砂中的聚丙烯酰胺絮凝劑。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑，其特征在于，以環(huán)糊精、磺化劑、交聯(lián)劑、催化劑、水為原料，通過環(huán)糊精的磺化、交聯(lián)復(fù)合反應(yīng)，形成帶有陰離子磺酸基的多個(gè)環(huán)糊精相互交聯(lián)的結(jié)構(gòu)分子形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑，其特征在于，所述原料按重量份數(shù)包括：環(huán)糊精50～90份、磺化劑3～15份、交聯(lián)劑3～15份、催化劑0.5～5份、水3～25份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝土用改性環(huán)糊精絮凝劑，其特征在于，所述環(huán)糊精是α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精或者γ-環(huán)糊精中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝劑，其特征在于，所述磺化劑是so3、濃硫酸、氯磺酸、氨基磺酸、過硫酸銨、焦亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝土用改性環(huán)糊精抗絮凝...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王萬金，賴振峰，黃靖，冷發(fā)光，楊國(guó)武，丁印，李曉帆，孫亮，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：建研建材有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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