【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料的，尤其涉及一种改性壳聚糖减水剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、减水剂不仅可较好地分散混凝土材料，还可有效降低混凝土的水灰比，是混凝土中常用的外加剂。其中，壳聚糖(cs)是以虾壳等为原料的一种天然高分子材料，能够通过壳聚糖结构上所含有的-nh2和-oh引入水泥表面相互作用的基团，从而赋予壳聚糖以一定的减水效果，且壳聚糖具有来源广泛及可降解性、无毒性等优点，因而成为减水剂领域的一种热门材料。
2、目前，对于壳聚糖进行改性以获得减水剂的方法主要有在硝酸铈铵引发剂的存在下，采用氧化还原自由基聚合法在壳聚糖上接枝低聚(乙二醇甲醚)甲基丙烯酸甲酯(oegma)，得到壳聚糖-g-poegma接枝共聚物，该壳聚糖-g-poegma接枝共聚物具有一定的减水效果；还有以壳聚糖、马来酸酐、偏亚硫酸钠为原料，经酰胺化和磺化反应合成了磺化壳聚糖，该磺化壳聚糖具有良好的减水效果。
3、但是，通过以上方法所得到的壳聚糖-g-poegma接枝共聚物的减水率仅为5％作用，减水效果差，需要与聚羧酸等其他试剂进行复配才能实现良好的减水效果；而磺化壳聚糖虽然具有良好的减水效果，但其加入会给混凝土的性能带来不利影响，如会导致混凝土后期的抗压强度降低等问题，具有较大的局限性。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于解决现有技术中改性壳聚糖应用作为减水剂所存在的减水效果差以及加入会给混凝土抗压强度造成不利影响等问题，而提供了一种改性壳聚糖减水剂，该改性壳聚糖减水剂单独使用
2、本专利技术的第二目的在于提供一种改性壳聚糖减水剂的制备方法。
3、本专利技术的第三目的在于提供通过以上方法制备得到的改性壳聚糖减水剂。
4、本专利技术的第四目的在于提供以上所述改性壳聚糖减水剂在建筑材料领域的应用。
5、具体的，本专利技术提供的改性壳聚糖减水剂的结构中包括式(1)所示的第一结构单元；
6、
7、式(1)中，r1为c1～c50的烷基、c1～c50的烯基、c1～50的炔基、c6～c50的芳香基、c1～c50的芳烷基、c1～c50的烷氧基、c10～c100的聚醚基或c5～c50的酰基；r2和r3独立地为氢、磺酸基、羧基、季铵盐基团、c1～c5的醇羟基或c6～c10的酚羟基。
8、在一些具体的实施方式中，式(1)中，r1为辛基、十二烷基、十四烷基、[(3-正壬基)苯氧基]-3-羟基丙基、辛酰基、月桂酰基、肉豆蔻酰基、硬脂酰基、油酰基、脱氧胆酰基、单硬脂酰基或聚乙二醇氧基；r2和r3独立地为季铵盐基团、磺酸基、羧甲基或羟丙基。
9、在一些具体的实施方式中，所述改性壳聚糖的结构还包括式(2)所示的第二结构单元；
10、
11、式(2)中，r4和r5独立地为氢、磺酸基、羧基、季铵盐基团、c1～c5的醇羟基或c6～c10的酚羟基。
12、在一些具体的实施方式中，所述改壳聚糖减水剂的重均分子量为3000～90000，取代度为0.1～0.8。
13、本专利技术提供的改性壳聚糖减水剂的制备方法包括：取疏水亲电试剂与亲水性壳聚糖进行亲电胺化反应，即得所述改性壳聚糖减水剂。
14、在一些具体的实施方式中，所述疏水亲电试剂选自卤代辛烷、卤代十二烷烃、卤代十四烷烃、辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、油酸、脱氧胆酸、单硬脂酸、对壬基苯基缩水甘油醚和聚乙二醇氧基中的一种或多种。
15、在一些具体的实施方式中，所述亲水性壳聚糖选自c6-季铵盐壳聚糖、羧化壳聚糖、磺酸化壳聚糖、醇羟基壳聚糖和酚羟基壳聚糖中的一种或多种。
16、在一些具体的实施方式中，所述亲水性壳聚糖的重均分子量为1000～30000。
17、在一些具体的实施方式中，疏水亲电试剂与亲水性壳聚糖的投入摩尔比为(0.5～1.5):1。
18、在一些具体的实施方式中，所述亲电胺化反应的温度为20～80℃，时间为1～36h。
19、本专利技术还提供了通过以上方法制备得到的改性壳聚糖减水剂。
20、本专利技术还提供以上所述改性壳聚糖减水剂在建筑材料领域的应用。
21、有益效果：
22、本专利技术提供了一种以壳聚糖作为主链的改性壳聚糖减水剂，该改性壳聚糖的结构中c6位和/或c3位的氧上连接有亲水性基团且c2位的氮上连接有疏水性基团，在保留壳聚糖本身空间立体结构的同时赋予其良好的两亲性，该改性壳聚糖具有的两亲性与其本身所具有空间立体位阻效应协同匹配合，使得改性壳聚糖即使是单独作为减水剂使用时，也能够更好地吸附于水泥颗粒表面并形成水化膜，实现良好的减水效果，且该改性壳聚糖的掺入有利于水泥形成更加牢固的晶体结构，从而可实现增强混凝土抗压强度的效果。
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1.一种改性壳聚糖减水剂，其特征在于，所述改性壳聚糖减水剂的结构中包括式(1)所示的第一结构单元；
2.根据权利要求1所述的改性壳聚糖减水剂，其特征在于，式(1)中，R1为辛基、十二烷基、十四烷基、[1-(3-正壬基)苯氧基]-3-羟基丙基、辛酰基、月桂酰基、肉豆蔻酰基、硬脂酰基、油酰基、脱氧胆酰基、单硬脂酰基或聚乙二醇氧基；R2和R3独立地为季铵盐基团、磺酸基、羧甲基或羟丙基。
3.根据权利要求1所述的改性壳聚糖减水剂，其特征在于，所述改性壳聚糖的结构中还包括式(2)所示的第二结构单元；
4.根据权利要求1所述的改性壳聚糖减水剂，其特征在于，所述改壳聚糖减水剂的重均分子量为3000～90000，取代度为0.1～0.8。
5.一种改性壳聚糖减水剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：取疏水亲电试剂与亲水性壳聚糖进行亲电胺化反应，即得所述改性壳聚糖减水剂。
6.根据权利要求5所述的改性壳聚糖减水剂的制备方法，其特征在于，所述疏水亲电试剂选自卤代辛烷、卤代十二烷烃、卤代十四烷烃、辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、油酸、脱氧胆酸、
7.根据权利要求5所述的改性壳聚糖减水剂的制备方法，其特征在于，所述亲水性壳聚糖选自C6-季铵盐壳聚糖、羧化壳聚糖、磺酸化壳聚糖、醇羟基壳聚糖和酚羟基壳聚糖中的一种或多种；
8.根据权利要求5所述的改性壳聚糖减水剂的制备方法，其特征在于，疏水亲电试剂与亲水性壳聚糖的投入摩尔比为(0.5～1.5):1；
9.通过权利要求5～8任一所述的方法制备得到的改性壳聚糖减水剂。
10.权利要求1～4和9任一所述的改性壳聚糖减水剂在建筑材料领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种改性壳聚糖减水剂，其特征在于，所述改性壳聚糖减水剂的结构中包括式(1)所示的第一结构单元；
2.根据权利要求1所述的改性壳聚糖减水剂，其特征在于，式(1)中，r1为辛基、十二烷基、十四烷基、[1-(3-正壬基)苯氧基]-3-羟基丙基、辛酰基、月桂酰基、肉豆蔻酰基、硬脂酰基、油酰基、脱氧胆酰基、单硬脂酰基或聚乙二醇氧基；r2和r3独立地为季铵盐基团、磺酸基、羧甲基或羟丙基。
3.根据权利要求1所述的改性壳聚糖减水剂，其特征在于，所述改性壳聚糖的结构中还包括式(2)所示的第二结构单元；
4.根据权利要求1所述的改性壳聚糖减水剂，其特征在于，所述改壳聚糖减水剂的重均分子量为3000～90000，取代度为0.1～0.8。
5.一种改性壳聚糖减水剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：取疏水亲电试剂与亲水性壳聚糖进行亲...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴传灯，李格丽，林志群，柯余良，方云辉，郭元强，吴文贤，林添兴，谢非，张加炎，
申请(专利权)人：科之杰新材料集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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