【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于混凝土外加剂，具体涉及一种凹凸棒土改性聚羧酸减水剂及其制备方法。
技术介绍
1、聚羧酸减水剂因其优异的减水效果和良好的适应性，广泛应用于混凝土领域。然而，现有的聚羧酸减水剂在高温、碱性环境下稳定性较差，且合成过程复杂、成本较高。
2、凹凸棒土是一种具有独特结构和性能的粘土矿物，广泛应用于各类工业领域。凹凸棒土可以通过与聚羧酸减水剂复合使用，提高减水剂的分散性、粘结性和保水性。基于凹凸棒土与聚羧酸减水剂复合使用，既带来了一些具体优势，也存在一定的不足。
3、优势具体为能够提高分散性：凹凸棒土具有纳米级的纤维状结构和高比表面积，当与聚羧酸减水剂复合使用时，可以提供更多的吸附位点，有助于减水剂更好地在混凝土体系中分散。这种分散作用有利于改善水泥颗粒的均匀分布，提升混凝土的工作性能。
4、增强粘结性：凹凸棒土具有较强的粘结性能，能够在混凝土浆体中形成一定的粘聚网络。通过与聚羧酸减水剂复合，可以提升混凝土的粘聚性，降低混凝土泌水现象，改善混凝土的抗离析性能，特别是在高坍落度的自密实混凝土中效果显著。
5、提高保水性：凹凸棒土的吸附能力使其能够在混凝土中起到保水作用，减少水分的流失，防止混凝土在硬化过程中出现干缩裂缝。这对于在高温、干燥环境中的混凝土施工尤为重要。
6、绿色环保：凹凸棒土是一种天然矿物材料，具有良好的化学稳定性和低成本的优势。其环保、无毒特性符合当前绿色建筑材料的发展趋势，降低了减水剂体系中的有机化学品比例，改善了环境友好性。
7、但是，现
8、分散性过度影响减水效果：凹凸棒土的高吸附性在提升分散性的同时，也可能吸附聚羧酸减水剂的活性组分，导致减水剂的有效成分被削弱，影响其在水泥颗粒上的吸附和分散能力，进而导致减水效果不如预期。
9、对粘度的负面影响：凹凸棒土的粘结性虽然能够提高混凝土的粘聚性，但在某些情况下，这种粘结性可能导致浆体粘度增加，影响混凝土的流动性，增加泵送难度。这对于需要高流动性或自流平的混凝土可能产生不利影响。
10、与聚羧酸减水剂的相容性：凹凸棒土是一种无机材料，其与有机聚合物(如聚羧酸减水剂)之间的相容性较弱，可能会影响两者的协同作用。需要通过表面改性或功能化处理来改善凹凸棒土的相容性，否则可能导致材料体系不稳定。
11、对早期强度的影响：凹凸棒土的保水作用可能延缓混凝土的水化反应速度，尤其是在低温环境下，这可能导致混凝土早期强度的增长速度变慢，影响工程施工进度。因此，在某些要求快速强度增长的工程中，可能需要权衡其使用。
12、因此，通过合理的设计和改性手段加以克服，开发一种新的凹凸棒土改性聚羧酸减水剂具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种凹凸棒土改性聚羧酸减水剂，所述减水剂由聚羧酸及改性凹凸棒土复合而成；所述改性凹凸棒土通过活性基团直接接枝于聚羧酸分子结构中。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种凹凸棒土改性聚羧酸减水剂的制备方法，具体步骤为：
3、s1.将硅烷偶联剂与酸碱处理后的凹凸棒土混合均匀后反应，反应结束后超声分散得到改性凹凸棒土；
4、s2.将聚羧酸单体及引发剂混合均匀进行预反应，预反应结束后加入改性凹凸棒土再进行反应，洗涤干燥后得到粉末状凹凸棒土改性聚羧酸减水剂。
5、优选的，将s2制得的粉末状凹凸棒土改性聚羧酸减水剂中加氢氧化钠溶液调节ph至4～6，并稀释，即得液体形式的凹凸棒土改性聚羧酸减水剂。
6、其中，s1中，所述硅烷偶联剂与酸碱处理后的凹凸棒土的质量比为1：(30～50)；所述硅烷偶联剂以醇溶液形式存在，其中，硅烷偶联剂与醇的质量比为1：200；所述硅烷偶联剂为kh-570。
7、优选的，所述凹凸棒土的酸碱处理过程为，先用1m hcl处理30min，再用1mnaoh处理40min；
8、更优选的，所述凹凸棒土的粒径为20-200目。
9、其中，s1中，所述硅烷偶联剂与酸碱处理后的凹凸棒土反应条件为温度40～60℃，反应时间4～6h。
10、其中，s1中，所述超声分散条件为分散15～30min，超声波强度为2～5w/cm2。
11、其中，s2中，所述聚羧酸单体包括：按质量百分比计，30～50％丙烯酸(aa)、30～40％甲基丙烯酸(maa)、10～40％丙烯酸羟乙酯(hea)和/或羟丙基丙烯酸酯(hpa)；所述引发剂的使用量按质量百分比计为聚羧酸单体的0.4～1.0％。
12、优选的，所述引发剂为过硫酸钾(kps)。
13、其中，s2中，所述预反应的条件为温度60～80℃，反应时间为2～3h。
14、其中，s2中，所述改性凹凸棒土的使用量按质量百分比计为聚羧酸单体的5～10％。
15、其中，所述s2中，加入改性凹凸棒土后反应时间为1～2h。
16、具体的，在本专利技术的一些实施例中，通过将上述凹凸棒土改性聚羧酸减水剂作为混凝土外加剂中的一种加入混凝土中，并对混凝土的减水率、坍落度及抗压强度进行测试，验证了上述凹凸棒土改性聚羧酸减水剂在混凝土外加剂中应用的可能性。
17、有益效果：凹凸棒土接枝改性与直接混合的不同之处在于，通过接枝改性，可以实现凹凸棒土与聚羧酸分子之间的化学键合，从而显著增强其界面结合力和整体性能。这种改性主要通过在凹凸棒土的表面引入活性基团或通过共价键将聚合物链接枝到凹凸棒土表面，达到以下效果：
18、(1)化学键合增强作用
19、在接枝改性过程中，凹凸棒土的表面活性位点(如羟基、硅氧键等)与聚羧酸的功能基团(如羧基、羟基、环氧基等)通过化学反应生成稳定的共价键。这种化学键合使得改性后的凹凸棒土能够更牢固地与聚羧酸分子结合，避免在水泥体系中发生相互分离，提高了减水剂的整体性能；
20、(2)分散性和稳定性提升
21、接枝改性后的凹凸棒土在水泥浆体中的分散性能显著提高。相比直接混合的物理结合，接枝改性通过增强界面结合力，减少了聚合物的团聚效应，使改性后的凹凸棒土能够更加均匀、稳定地分布在体系中，维持较长的活性作用时间；
22、(3)表面性能调控
23、接枝改性能够精确调控凹凸棒土表面的亲水性和亲油性，通过引入不同的接枝链，可以定向增强其亲水性或疏水性，进而优化聚羧酸减水剂的分散、吸附和流变性能。这种调控能力是直接混合所无法实现的；
24、(4)分子间协同作用
25、接枝改性后的凹凸棒土与聚羧酸分子之间不仅存在静电排斥和空间位阻效应，还存在化学键的协同作用。这种协同作用可以更加有效地增强减水剂在水泥浆体中的吸附能力，减少混凝土中的用水量，同时提高混凝土的强度和耐久性。
26、相比直接混合，接枝改性技术使得凹凸棒土本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种凹凸棒土改性聚羧酸减水剂，其特征在于，所述减水剂由聚羧酸及改性凹凸棒土复合而成；所述改性凹凸棒土通过活性基团直接接枝于聚羧酸分子结构中。
2.一种凹凸棒土改性聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述硅烷偶联剂与酸碱处理后的凹凸棒土的质量比为1：(30～50)；所述硅烷偶联剂以醇溶液形式存在，其中，硅烷偶联剂与醇的质量比为1：200；所述硅烷偶联剂为KH-570。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述硅烷偶联剂与酸碱处理后的凹凸棒土反应条件为温度40～60℃，反应时间4～6h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述超声分散条件为分散15～30min，超声波强度为2～5W/cm2。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述聚羧酸单体包括：按质量百分比计，30～50％丙烯酸、30～40％甲基丙烯酸、10～40％丙烯酸羟乙酯和/或羟丙基丙烯酸酯；所述引发剂的使用量按质量百分比计为聚羧酸单体的0
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述预反应的条件为温度60～80℃，反应时间为2～3h。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述改性凹凸棒土的使用量按质量百分比计为聚羧酸单体的5～10％。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，加入改性凹凸棒土后反应时间为1～2h。
10.一种混凝土外加剂，其特征在于，所述混凝土外加剂包含权利要求1所述的凹凸棒土改性聚羧酸减水剂。
...【技术特征摘要】
1.一种凹凸棒土改性聚羧酸减水剂，其特征在于，所述减水剂由聚羧酸及改性凹凸棒土复合而成；所述改性凹凸棒土通过活性基团直接接枝于聚羧酸分子结构中。
2.一种凹凸棒土改性聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，s1中，所述硅烷偶联剂与酸碱处理后的凹凸棒土的质量比为1：(30～50)；所述硅烷偶联剂以醇溶液形式存在，其中，硅烷偶联剂与醇的质量比为1：200；所述硅烷偶联剂为kh-570。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，s1中，所述硅烷偶联剂与酸碱处理后的凹凸棒土反应条件为温度40～60℃，反应时间4～6h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，s1中，所述超声分散条件为分散15～30min，超声波强度为2～5w/...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭新岳，畅伟贤，
申请(专利权)人：岳托科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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