【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子合成，具体涉及一种混凝土用改性聚丙烯酰胺及其制备方法和应用。
技术介绍
1、混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料、颗粒状集料、水以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。
2、混凝土掺合料在混凝土中作为胶凝材料使用。目前商品混凝土常用的混凝土掺合料有粉煤灰、矿粉、石灰石粉、钢渣粉。上述常用的掺合料中，掺合料的活性往往只有70-80％，达不到要求的90％以上。掺合料活性不足的原因，主要是其没有胶结能力，或者胶结能力不足。胶结能力不足主要体现在以下两方面：钢渣粉、粉煤灰，活性低的主要原因是水化能力不足；而石灰石粉、磨细硅砂等，活性低的主要原因是与胶凝材料的胶结性不足。
3、因此，非常有必要提供一种混凝土用改性聚丙烯酰胺的制备方法及由此制得的混凝土用改性聚丙烯酰胺作为混凝土掺合料强化剂。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本专利技术提供了一种混凝土用改性聚丙烯酰胺及其制备方法和应用。本专利技术制得的混凝土用改性聚丙烯酰胺具有流动性能好、溶解速度快，稀释粘度高等特点，掺入此改性聚丙烯酰胺后的混凝土具有高强、耐蚀、抗冻融以及粘结性优良等性能。
2、本专利技术在第一方面提供了一种混凝土用改性聚丙烯酰胺的制备方法，所述方法包括如下步骤：
3、(1)用水将丙烯酰胺、阴离子单体、硅烷偶联剂和磺酸盐类单体混合均匀，得到第一水相；所述硅烷
4、(2)用水将阴离子型低聚物和盐类化合物a混合均匀，得到第二水相；
5、(3)将第一水相与第二水相混合均匀，得到预聚合体系，然后将预聚合体系通氮除氧后加入链转移剂和引发剂引发聚合反应，得到聚合产物；
6、(4)往聚合产物中加入盐类化合物b并混合均匀，制得混凝土用改性聚丙烯酰胺。
7、优选地，所述硅烷偶联剂的制备包括如下子步骤：
8、(a)用有机溶剂将巯烃基硅烷配制成巯烃基硅烷溶液，然后往巯烃基硅烷溶液中加入有机催化剂并混合均匀，得到混合液；
9、(b)在0-10℃且惰性气体保护下，往混合液中加入不饱和酰氯并进行反应，制得硅烷偶联剂。
10、优选地，所述巯烃基硅烷为γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述不饱和酰氯为丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯、2-丁烯酰氧、4-戊烯酰氯、肉桂酰氯中的一种或多种；所述有机溶剂为氯仿、四氯化碳、乙醛、丁醚、甲苯、环己烷中的一种或多种；所述有机催化剂为吡啶、三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、n,n-二异丙基乙胺、n,n-二甲基苯胺、n,n-二乙基环己胺、n,n二乙基苯胺中的一种或多种；所述巯烃基硅烷与所述有机催化剂的质量比为1：(1-1.5)；所述巯烃基硅烷溶液中含有巯烃基硅烷的质量分数为5-10％；和/或所述巯烃基硅烷与所述不饱和酰氯的质量比为1：(0.9-1.1)。
11、优选地，在步骤(b)中：采用滴加的方式往混合液中加入不饱和酰氯，滴加的速度为0.5-1ml/min；和/或所述反应的时间为1-5h。
12、优选地，所述阴离子型低聚物的制备为：将丙烯酸钠和水混合均匀，然后在通氮除氧后升温至30℃-40℃，得到反应溶液；向所述反应溶液中加入次磷酸钠和过硫酸铵引发聚合反应，制得阴离子型低聚物；优选的是，在制备所述阴离子型低聚物的聚合反应中，加入过硫酸铵和次磷酸钠引发聚合反应后，使所述聚合反应自然升温至70℃-80℃并在70℃-80℃下保温4h-6h，得到所述阴离子型低聚物；优选的是，制备所述阴离子型低聚物的各原料包含以重量份数计的如下组分：丙烯酸钠170-210份、水790-830份、过硫酸铵0.05-0.5份、次磷酸钠0.5-1份；优选的是，所述的阴离子型低聚物的表观粘度为30000-40000mpa·s。
13、优选地，所述阴离子单体为丙烯酸铵、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸铵中的一种或多种；所述磺酸盐类单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠；所述盐类化合物a和/或所述盐类化合物b为无机盐，优选的是，所述无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸铵中的一种或多种；所述链转移剂为次磷酸钠、丙三醇、甲酸钠中的一种或多种；和/或所述引发剂包含偶氮类引发剂和/或过氧化类引发剂，或者所述引发剂包含偶氮类引发剂和/或氧化还原引发剂，优选的是，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐和/或偶氮二异丁腈，所述过氧化类引发剂为过硫酸铵，所述氧化还原引发剂由过硫酸铵和亚硫酸钠组成。
14、优选地，在步骤(3)中，先将预聚合体系的ph调节至4-6，然后再通氮除氧；在步骤(3)中，加入引发剂引发聚合反应后，使所述聚合反应自然升温至70℃-75℃并在70℃-75℃下保温4h-6h；和/或在步骤(3)中，所述聚合反应的引发温度为30-35℃。
15、优选地，制备所述混凝土用改性聚丙烯酰胺的各原料包含以重量份数计的如下组分：步骤(1)中水225-325份、步骤(2)中水225-325份、丙烯酰胺100-150份、阴离子单体20-40份、硅烷偶联剂5-10份、阴离子型低聚物70-100份、磺酸盐类单体20-30份，盐类化合物a80-170份、盐类化合物b 20-30份、链转移剂0.02-0.5份、引发剂0.03-0.3份。
16、本专利技术在第二方面提供了由本专利技术在第一方面所述的制备方法制得的混凝土用改性聚丙烯酰胺。
17、本专利技术在第三方面提供了由本专利技术在第一方面所述的制备方法制得的混凝土用改性聚丙烯酰胺作为混凝土掺合料强化剂的应用。
18、本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
19、(1)本专利技术制得的混凝土用改性聚丙烯酰胺可以应用在建筑领域，作为混凝土掺合料助剂(混凝土掺合料强化剂)；本专利技术提供的混凝土用改性聚丙烯酰胺为水包水型助剂，相比于现有的油包水型助剂和干粉型助剂，具有溶速快、溶解好、安全性好、环境友好型、制备过程简单等特点，有利于得到一种环境友好型、制备过程简单与胶凝材料胶结性强的混凝土掺合料；并且，本专利技术制得的混凝土用改性聚丙烯酰胺为接枝型的水包水型助剂，相比于现有普通的水包水型助剂，其接枝度和接枝结构可控，流动性能更好，溶解速度更快，而且这种接枝型聚合物吸附在水泥颗粒上能在其表面上形成厚厚的保护层，抑制水泥颗粒的水化，同时未溶剂化束缚的自由水减少了水泥颗粒的内摩擦，从而有效减少了混凝土坍扩度的损失。
20、(2)尤为突出的是，本专利技术所述的混凝土用改性聚丙烯酰胺在制备过程中引入适量的自制硅烷偶联剂和磺酸盐类单体，这样可以使水包水助剂前期聚合时，不会致使聚合体系成坨状无法分散或者表观粘度过高导致流动性变差；同时本专利技术自制的硅烷偶联剂的引入使得聚合物侧链上形成接枝结构，相比常规的硅烷偶联剂，本专利技术自制硅烷偶联剂的采用在与水泥共同物理作用下可在无机物质和有机物质的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种混凝土用改性聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂的制备包括如下子步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阴离子型低聚物的制备为：
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备所述混凝土用改性聚丙烯酰胺的各原料包含以重量份数计的如下组分：
9.由权利要求1至8中任一项所述的制备方法制得的混凝土用改性聚丙烯酰胺。
10.由权利要求1至8中任一项所述的制备方法制得的混凝土用改性聚丙烯酰胺作为混凝土掺合料强化剂的应用。
【技术特征摘要】
1.一种混凝土用改性聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂的制备包括如下子步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阴离子型低聚物的制备为：
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：荣敏杰，李成杰，许永升，于庆华，荣帅帅，
申请(专利权)人：山东诺尔生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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