抗絮凝聚合物及含有抗絮凝聚合物的抗吸附性混凝土外加剂的制作方法

1.本发明涉及建筑材料的技术领域，尤其是涉及一种抗絮凝聚合物及含有抗絮凝聚合物的抗吸附性混凝土外加剂。


背景技术：

2.混凝土是采用水泥、砂、石、水和外加剂拌合而成的建筑材料，其中砂作为细骨料必不可少。由于天然砂资源是有限的，过度开采会导致河岸附近发生地质灾害，因此，近年来对天然砂的开采越来越少。而机制砂是人工生产出的砂子，更容易获取，因此，机制砂可以作为天然砂的部分取代品在商品混凝土中得到应用。
3.相关技术中，机制砂由当地母岩经过破碎、粒径调制而成。在生产过程中，机制砂中会含有石粉和泥粉，这些石粉和泥粉会损害机制砂的质量，因此，很多机制砂厂家会使用絮凝剂，清理机制砂中的石粉和泥粉，导致机制砂留存一定量的絮凝剂。絮凝剂会导致混凝土粘度过大、流动性差等问题。
4.因此，需要研发一种外加剂，来减少机制砂中残留的絮凝剂对混凝土的影响。


技术实现要素：

5.为了降低机制砂中残留的絮凝剂对混凝土的影响，本技术提供一种抗絮凝聚合物及含有抗絮凝聚合物的抗吸附性混凝土外加剂。
6.第一方面，本技术提供一种抗絮凝聚合物，采用如下的技术方案：一种抗絮凝聚合物，包括如下重量份的组分，聚氨酯-丙烯酸乳液30-50份、聚偏氟乙烯乳液10-15份和聚硅氧烷10-15份。
7.通过采用上述技术方案，聚氨酯-丙烯酸乳液含有丙烯酸基团，聚偏氟乙烯乳液含有烯烃基团，聚硅氧烷中含有硅氧基团，丙烯酸基团可以烯烃基团和硅氧基团发生双键缩合反应，形成聚合物。生成的聚合物中，含有对称长侧链和环形侧链，能够增加空间位阻效应，这使得该聚合物对机制砂具有显著的抗吸附和分散作用，而且，该聚合物的极性作用，能够导致电荷分布不均匀，因此，该聚合物可以通过静电排斥作用破坏水泥颗粒的絮凝结构。所以，本技术通过采用上述三种物质，可以制备出一种抗絮凝聚合物，该抗絮凝聚合物可以提高机制砂和水泥颗粒的抗吸附性，有助于分散混凝土中的机制砂和水泥颗粒，从而降低机制砂中残留的絮凝剂对混凝土的影响。
8.在一个具体的可实施方案中，所述聚硅氧烷为丙烯酸聚硅氧烷或羟基封端聚二甲基硅氧烷中的任意一种。
9.通过采用上述技术方案，丙烯酸聚硅氧烷或羟基封端聚二甲基硅氧烷均可以参与上述双键缩合反应，而且，丙烯酸聚硅氧烷是丙烯酸改性的聚硅氧烷，能够与聚氨酯-丙烯酸乳液更好的相容，羟基封端聚二甲基硅氧烷上的端羟基可以与烯烃基团反应生成醚基，使得空间位阻效应更强，从而进一步提高聚合物对机制砂的抗吸附和分散作用。
10.在一个具体的可实施方案中，所述聚偏氟乙烯乳液的制备方法如下：
将聚偏氟乙烯粉末加入溶剂中，完全溶解后，得到混合溶液：将乳化剂与混合溶液混合均匀，得到聚偏氟乙烯乳液。
11.通过采用上述技术方案，采用上述方法，可以简便、快速的制备出聚偏氟乙烯乳液。
12.在一个具体的可实施方案中，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮或二甲基乙酰胺中的任意一种。
13.通过采用上述技术方案，n-甲基吡咯烷酮或二甲基乙酰胺均可以很好地溶解聚偏氟乙烯，便于对聚偏氟乙烯进行乳化。
14.在一个具体的可实施方案中，所述乳化剂为聚氧乙烯醚或聚磷酸酯中的任意一种。
15.通过采用上述技术方案，聚氧乙烯醚或聚磷酸酯均能够将聚偏氟乙烯溶液进行乳化，而且聚氧乙烯醚或聚磷酸酯能够与聚氨酯-丙烯酸乳液很好的相容。
16.在一个具体的可实施方案中，所述抗絮凝聚合物的制备方法如下：将聚氨酯-丙烯酸乳液、聚偏氟乙烯乳液、聚硅氧烷和有机金属盐催化剂混合，在120-200℃下反应1-3h后，除去有机金属盐催化剂，得到聚合物。
17.通过采用上述技术方案，发明人发现，在有机金属盐催化剂的催化作用下，将反应温度调节至120-200℃，即可进行上述双键缩合反应，而且，得到的聚合物对机制砂具有显著的抗吸附和分散作用。
18.在一个具体的可实施方案中，所述有机金属盐催化剂为有机锡盐、有机锌盐和有机钯盐中的任意一种。
19.通过采用上述技术方案，有机锡盐、有机锌盐和有机钯盐均可以催化上述双键缩合反应。
20.第二方面，本技术提供一种混凝土外加剂，采用如下的技术方案：一种混凝土外加剂，包括如下重量份的组分，抗絮凝聚合物15-25份，柠檬酸钠1-3份，碳酸钙1-3份。
21.通过采用上述技术方案，由于含有上述抗絮凝聚合物，因此，有助于提高混凝土外加剂对机制砂和水泥颗粒的抗吸附性，柠檬酸钠也可以提高混凝土的抗絮凝效果，从而降低机制砂中残留的絮凝剂对混凝土的影响。而且，由于混凝土的机制砂、石子等原料中含有氯离子，可能会导致混凝土中的钢筋生锈，而本技术的混凝土外加剂中还加入了柠檬酸钠和碳酸钙，柠檬酸钠具有还原作用，可以还原混凝土上的铁锈；抗絮凝聚合物中的聚硅氧烷可以溶解混凝土表面的污垢，从而使柠檬酸钠更容易接触到铁锈；碳酸钙可以抑制柠檬酸钠的腐蚀性，从而防止混凝土表面的腐蚀。因此，在抗絮凝聚合物、柠檬酸钠和碳酸钙三者的共同作用下，不仅能够提高混凝土外加剂对机制砂和水泥颗粒的抗吸附性，还能够还原并除去混凝土上的铁锈和污物。
22.在一个具体的可实施方案中，所述混凝土外加剂还包括亚硝酸钠1-3重量份。
23.通过采用上述技术方案，由于机制砂、石子等原料中含有氯离子，可能会导致混凝土发生冻融现象，而本技术的混凝土外加剂中还加入了亚硝酸钠，可以减少氯离子引起的混凝土冻融现象。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
1.本技术通过采用聚氨酯-丙烯酸乳液、聚偏氟乙烯乳液和聚硅氧烷制备出一种抗絮凝聚合物，可以提高机制砂和水泥颗粒的抗吸附性，有助于分散混凝土中的机制砂和水泥颗粒，从而降低机制砂中残留的絮凝剂对混凝土的影响；2.本技术的混凝土外加剂包括抗絮凝聚合物、柠檬酸钠和碳酸钙，不仅能够提高混凝土外加剂对机制砂和水泥颗粒的抗吸附性，还能够还原并除去混凝土上的铁锈和污物；3.本技术的混凝土外加剂还包括亚硝酸钠，可以减少氯离子引起的混凝土冻融现象。
具体实施方式
25.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
26.聚偏氟乙烯乳液的制备例制备例1本制备例提供一种聚偏氟乙烯乳液，按如下步骤进行制备：将20kg聚偏氟乙烯粉末加入160kg的n-甲基吡咯烷酮中，完全溶解后，得到混合溶液，将10kg的secol-50型聚氧乙烯醚与混合溶液混合，搅拌均匀后，得到聚偏氟乙烯乳液。
27.制备例2本制备例提供一种聚偏氟乙烯乳液，按如下步骤进行制备：将20kg聚偏氟乙烯粉末加入160kg的二甲基乙酰胺中，完全溶解后，得到混合溶液，将10kg的secol-50型聚氧乙烯醚与混合溶液混合，搅拌均匀后，得到聚偏氟乙烯乳液。
28.制备例3本制备例提供一种聚偏氟乙烯乳液，按如下步骤进行制备：将20kg聚偏氟乙烯粉末加入160kg的n-甲基吡咯烷酮中，完全溶解后，得到混合溶液，将10kg的fr-103型烷基多聚磷酸酯与混合溶液混合，搅拌均匀后，得到聚偏氟乙烯乳液。
29.制备例4本制备例提供一种聚偏氟乙烯乳液，按如下步骤进行制备：将20kg聚偏氟乙烯粉末加入160kg的二甲基乙酰胺中，完全溶解后，得到混合溶液，将10kg的fr-103型烷基多聚磷酸酯与混合溶液混合，搅拌均匀后，得到聚偏氟乙烯乳液。实施例
30.实施例1本实施例提供一种抗絮凝聚合物，包括如下重量的组分：pua2922型聚氨酯-丙烯酸乳液40kg、制备例1的聚偏氟乙烯乳液12.5kg和丙烯酸聚硅氧烷12.5kg。其中，丙烯酸聚硅氧烷的固含量为80％，有效成分含量为75％。
31.抗絮凝聚合物的制备方法如下：按上述配比，将聚氨酯-丙烯酸乳液、聚偏氟乙烯乳液、丙烯酸聚硅氧烷和2kg丁基锡硫醇盐催化剂混合，在160℃下反应2h后，除去丁基锡硫醇盐催化剂，得到抗絮凝聚合物。
32.实施例2本实施例提供一种抗絮凝聚合物，本实施例与实施例1的不同之处在于，抗絮凝聚合物包括如下重量的组分：pua2922型聚氨酯-丙烯酸乳液30kg、制备例1的聚偏氟乙烯乳液
10kg和丙烯酸聚硅氧烷10kg。
33.实施例3本实施例提供一种抗絮凝聚合物，本实施例与实施例1的不同之处在于，抗絮凝聚合物包括如下重量的组分：pua2922型聚氨酯-丙烯酸乳液50kg、制备例1的聚偏氟乙烯乳液15kg和丙烯酸聚硅氧烷15kg。
34.实施例4本实施例提供一种抗絮凝聚合物，本实施例与实施例1的不同之处在于，用等量的制备例2的聚偏氟乙烯乳液替换制备例1的聚偏氟乙烯乳液。
35.实施例5本实施例提供一种抗絮凝聚合物，本实施例与实施例1的不同之处在于，用等量的制备例3的聚偏氟乙烯乳液替换制备例1的聚偏氟乙烯乳液。
36.实施例6本实施例提供一种抗絮凝聚合物，本实施例与实施例1的不同之处在于，用等量的制备例4的聚偏氟乙烯乳液替换制备例1的聚偏氟乙烯乳液。
37.实施例7本实施例提供一种抗絮凝聚合物，本实施例与实施例1的不同之处在于，用等量的羟基封端聚二甲基硅氧烷替换丙烯酸聚硅氧烷，羟基封端聚二甲基硅氧烷的羟基含量为8.5％。
38.实施例8本实施例提供一种抗絮凝聚合物，本实施例与实施例1的不同之处在于，用等量的zcat-ex16型有机锌盐催化剂替换丁基锡硫醇盐催化剂。
39.实施例9本实施例提供一种抗絮凝聚合物，本实施例与实施例1的不同之处在于，用等量的醋酸钯催化剂替换丁基锡硫醇盐催化剂。
40.实施例10本实施例提供一种抗絮凝聚合物，本实施例与实施例1的不同之处在于，抗絮凝聚合物的制备方法如下：按上述配比，将聚氨酯-丙烯酸乳液、聚偏氟乙烯乳液、丙烯酸聚硅氧烷和2kg丁基锡硫醇盐催化剂混合，在120℃下反应3h后，除去丁基锡硫醇盐催化剂，得到抗絮凝聚合物。
41.实施例11本实施例提供一种抗絮凝聚合物，本实施例与实施例1的不同之处在于，抗絮凝聚合物的制备方法如下：按上述配比，将聚氨酯-丙烯酸乳液、聚偏氟乙烯乳液、丙烯酸聚硅氧烷和2kg丁基锡硫醇盐催化剂混合，在200℃下反应1h后，除去丁基锡硫醇盐催化剂，得到抗絮凝聚合物。
42.对比例对比例1本对比例提供一种抗絮凝聚合物，包括如下重量的组分：制备例1的聚偏氟乙烯乳液12.5kg和丙烯酸聚硅氧烷12.5kg。其中，丙烯酸聚硅氧烷的固含量为80％，有效成分含量为75％。
43.抗絮凝聚合物的制备方法如下：按上述配比，将聚偏氟乙烯乳液、丙烯酸聚硅氧烷和2kg丁基锡硫醇盐催化剂混合，在160℃下反应2h后，除去丁基锡硫醇盐催化剂，得到抗絮凝聚合物。
44.对比例2本实施例提供一种抗絮凝聚合物，包括如下重量的组分：pua2922型聚氨酯-丙烯酸乳液40kg和丙烯酸聚硅氧烷12.5kg。其中，丙烯酸聚硅氧烷的固含量为80％，有效成分含量为75％。
45.抗絮凝聚合物的制备方法如下：按上述配比，将聚氨酯-丙烯酸乳液、丙烯酸聚硅氧烷和2kg丁基锡硫醇盐催化剂混合，在160℃下反应2h后，除去丁基锡硫醇盐催化剂，得到抗絮凝聚合物。
46.对比例3本实施例提供一种抗絮凝聚合物，包括如下重量的组分：pua2922型聚氨酯-丙烯酸乳液40kg和制备例1的聚偏氟乙烯乳液12.5kg。
47.抗絮凝聚合物的制备方法如下：按上述配比，将聚氨酯-丙烯酸乳液、聚偏氟乙烯乳液和2kg丁基锡硫醇盐催化剂混合，在160℃下反应2h后，除去丁基锡硫醇盐催化剂，得到抗絮凝聚合物。
48.应用例应用例1本应用例制备一种混凝土。本应用例按照混凝土配合比：水泥300kg/m3、粉煤灰60kg/m3、砂720kg/m3、石子950kg/m3、水152kg/m3以及混凝土总质量的0.5％的实施例1的抗絮凝聚合物，拌和得到混凝土。
49.应用例2-11应用例2-11均制备一种混凝土，应用例2-11与应用例1的区别在于，依次用等量的实施例2-11的抗絮凝聚合物替换实施例1的抗絮凝聚合物。
50.应用例12本应用例制备一种混凝土。本应用例先将实施例1的抗絮凝聚合物20kg、柠檬酸钠2kg和碳酸钙2kg混合均匀，得到混凝土外加剂。然后按照混凝土配合比：水泥300kg/m3、粉煤灰60kg/m3、砂720kg/m3、石子950kg/m3、水152kg/m3以及混凝土总质量的0.5％的混凝土外加剂，拌和得到混凝土。
51.应用例13本应用例与应用例1的不同之处在于，本应用例先将实施例1的抗絮凝聚合物15kg、柠檬酸钠1kg和碳酸钙1kg混合均匀，得到混凝土外加剂。然后按照混凝土配合比：水泥300kg/m3、粉煤灰60kg/m3、砂720kg/m3、石子950kg/m3、水152kg/m3以及混凝土总质量的0.5％的混凝土外加剂，拌和得到混凝土。
52.应用例14本应用例与应用例1的不同之处在于，本应用例先将实施例1的抗絮凝聚合物25kg、柠檬酸钠3kg和碳酸钙3kg混合均匀，得到混凝土外加剂。然后按照混凝土配合比：水泥300kg/m3、粉煤灰60kg/m3、砂720kg/m3、石子950kg/m3、水152kg/m3以及混凝土总质量的0.5％的混凝土外加剂，拌和得到混凝土。
53.应用例15本应用例制备一种混凝土。本应用例先将实施例1的抗絮凝聚合物20kg、柠檬酸钠2kg、碳酸钙2kg和亚硝酸钠2kg混合均匀，得到混凝土外加剂。然后按照混凝土配合比：水泥300kg/m3、粉煤灰60kg/m3、砂720kg/m3、石子950kg/m3、水152kg/m3以及混凝土总质量的0.5％的混凝土外加剂，拌和得到混凝土。
54.应用例16本应用例制备一种混凝土。本应用例先将实施例1的抗絮凝聚合物20kg、柠檬酸钠2kg、碳酸钙2kg和亚硝酸钠1kg混合均匀，得到混凝土外加剂。然后按照混凝土配合比：水泥300kg/m3、粉煤灰60kg/m3、砂720kg/m3、石子950kg/m3、水152kg/m3以及混凝土总质量的0.5％的混凝土外加剂，拌和得到混凝土。
55.应用例17本应用例制备一种混凝土。本应用例先将实施例1的抗絮凝聚合物20kg、柠檬酸钠2kg、碳酸钙2kg和亚硝酸钠3kg混合均匀，得到混凝土外加剂。然后按照混凝土配合比：水泥310kg/m3、粉煤灰62kg/m3、砂715kg/m3、石子945kg/m3、水150kg/m3以及混凝土总质量的0.5％的混凝土外加剂，拌和得到混凝土。
56.应用对比例应用对比例1-3应用对比例1-3均制备一种混凝土，应用对比例1-3与应用例1的区别在于，依次用等量的对比例1-3的抗絮凝聚合物替换实施例1的抗絮凝聚合物。
57.应用对比例4本应用例制备一种混凝土。本应用例制备一种混凝土。本应用例按照混凝土配合比：水泥300kg/m3、粉煤灰60kg/m3、砂720kg/m3、石子950kg/m3、水152kg/m3，拌和得到混凝土。
58.性能检测试验根据gb8076-2008《混凝土外加剂》测应用例1-16和应用对比例1-4的混凝土的坍落度和坍落度经时损失，检测结果如表1所示。
59.表1组别初始坍落度/mm1h坍落度/mm应用例1215203应用例2216204应用例3215204应用例4215203应用例5215204应用例6216205应用例7216205应用例8215203应用例9215203应用例10216204应用例11215204
应用例12210194应用例13211195应用例14211194应用例15211196应用例16212197应用例17212196应用对比例1224218应用对比例2225218应用对比例3227219应用对比例4242234结合应用例1和应用对比例1-4并结合表1可以看出，相比于应用例1，应用对比1-3的初始坍落度和1h坍落度均较大，应用对比例4的初始坍落度和1h坍落度更大。这说明，实施例1的抗絮凝聚合物有助于降低机制砂中残留的絮凝剂对混凝土的影响。
60.结合应用例1-17并结合表1可以看出，相比于应用例1，应用例2-11的初始坍落度和1h坍落度均变化较小，应用例12-17的初始坍落度和1h坍落度的减小幅度较大，这说明应用例1-11的原料配比和工艺条件下制备的抗絮凝聚合物，均有助于降低机制砂中残留的絮凝剂对混凝土的影响。应用例12-17中的混凝土外加剂，也有助于降低机制砂中残留的絮凝剂对混凝土的影响。
61.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种抗絮凝聚合物，其特征在于：包括如下重量份的组分，聚氨酯-丙烯酸乳液30-50份、聚偏氟乙烯乳液10-15份和聚硅氧烷10-15份。2.根据权利要求1所述的一种抗絮凝聚合物，其特征在于：所述聚硅氧烷为丙烯酸聚硅氧烷或羟基封端聚二甲基硅氧烷中的任意一种。3.根据权利要求1所述的一种抗絮凝聚合物，其特征在于，所述聚偏氟乙烯乳液的制备方法如下：将聚偏氟乙烯粉末加入溶剂中，完全溶解后，得到混合溶液：将乳化剂与混合溶液混合均匀，得到聚偏氟乙烯乳液。4.根据权利要求3所述的一种抗絮凝聚合物，其特征在于：所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮或二甲基乙酰胺中的任意一种。5.根据权利要求3所述的一种抗絮凝聚合物，其特征在于：所述乳化剂为聚氧乙烯醚或聚磷酸酯中的任意一种。6.根据权利要求1所述的一种抗絮凝聚合物，其特征在于，所述抗絮凝聚合物的制备方法如下：将聚氨酯-丙烯酸乳液、聚偏氟乙烯乳液、聚硅氧烷和有机金属盐催化剂混合，在120-200℃下反应1-3h后，除去有机金属盐催化剂，得到聚合物。7.根据权利要求6所述的一种抗絮凝聚合物，其特征在于：所述有机金属盐催化剂为有机锡盐、有机锌盐和有机钯盐中的任意一种。8.一种混凝土外加剂，其特征在于：包括如下重量份的组分，权利要求1-7任意一项所述的抗絮凝聚合物15-25份，柠檬酸钠1-3份，碳酸钙1-3份。9.根据权利要求8所述的一种混凝土外加剂，其特征在于：所述混凝土外加剂还包括亚硝酸钠1-3重量份。

技术总结
本发明涉及建筑材料的技术领域，尤其是涉及一种抗絮凝聚合物及含有抗絮凝聚合物的抗吸附性混凝土外加剂。抗絮凝聚合物包括如下重量份的组分，聚氨酯-丙烯酸乳液30-50份、聚偏氟乙烯乳液10-15份和聚硅氧烷10-15份。混凝土外加剂包括如下重量份的组分，抗絮凝聚合物15-25份，柠檬酸钠1-3份，碳酸钙1-3份。本申请通过采用聚氨酯-丙烯酸乳液、聚偏氟乙烯乳液和聚硅氧烷制备出一种抗絮凝聚合物，可以提高机制砂和水泥颗粒的抗吸附性，有助于分散混凝土中的机制砂和水泥颗粒，从而降低机制砂中残留的絮凝剂对混凝土的影响。本申请的混凝土外加剂不仅能够提高混凝土外加剂对机制砂和水泥颗粒的抗吸附性，还能够还原并除去混凝土上的铁锈和污物。的铁锈和污物。


技术研发人员：严维民 华磊 饶文硕 邓乾展
受保护的技术使用者：南京福盛新材料有限公司
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/7/12