專利名稱：用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑及制備方法
用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑及制備方法技術領域
本發明屬于建筑材料中的化學建材技術領域，具體涉及一種用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑及其制備方法。
背景技術：
氯氧鎂水泥是一種高強、早強、與環境相容性好、滿足可持續發展對環保、節能要求的新型膠凝材料。它采用MgO粉末和MgCl2水溶液混合形成的，只有MgO粉末是由MgCO3 或Mg(OH)2鍛燒后制得的，MgCl2溶液來自工業副產物或工業廢料，因而其能耗和資源消耗低。這種水泥的特點是有自己獨立的礦物組成——新三元磷鋁酸鹽化合物、鋁酸鈣和磷酸鈣；熟料礦物水化迅速且完全，漿體自身早期強度高(1 抗壓強度為4(T60MPa，3d抗壓強度為7(T90MPa，28d抗壓強度為IOOMPa以上)，水化產物穩定，后期強度持續增長；水化系統堿性低，適合于制成特殊用途水泥基材料。這種水泥的綠色含量主要表現在首先，煅燒能耗低；粉磨能耗低，只需粉磨一次；需要其它耗能的工藝步驟，而且主要原料之一氯化鎂又是工業副產物；氯氧鎂水泥可在較低溫度下恢復其水化活性，重新利用，減少資源浪費和對環境的污染。可以說，氯氧鎂水泥是一種符合“綠色建材”要求的新型建筑材料。
以硅酸鹽水泥為主要膠凝材料的修補砂漿在一些方面尚存在缺點如早期強度方面很難達到快速修補的目的，加入早強劑雖可解決但影響最終強度；干縮較大，與老混凝土的粘結強度低，加入膨脹劑并不能完全補償其收縮，且其耐火災高溫性能差。而氯氧鎂水泥則在早強和高強兩方面均滿足修補材料的要求；且氯氧鎂水泥具有膨脹性，可通過摻合料摻入量調節其膨脹量，并且具有優良的高溫、低溫性能。
氯氧鎂水泥基材料作為制品應用已經相對成熟，但其在擁有上述優點的同時，也存在抗水性差尤其是與現有減水劑不適應等缺點，在修補材料方面的應用尚待研究。
本發明的目的是為拓展氯氧鎂水泥作為無機快速修補材料中膠凝材料的用途，針對目前沒有對氯氧鎂水泥起作用的減水劑這個問題，開發一種適用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑，使其能夠在提高氯氧鎂水泥抗水性能的同時，賦予氯氧鎂水泥基材料超高的流動性，從而推動氯氧鎂水泥基材料在快速修補材料中的應用。發明內容
本發明的目的是提供一種用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑及制備方法。針對氯氧鎂水泥水化反應速度很快、放熱集中、水化體系呈酸性及氯氧鎂水泥抗水性略差等特點，開發一種既能提高氯氧鎂水泥抗水性能，又能在明顯降低其用水量的同時保證其大流動性，使應用氯氧鎂水泥作為膠凝材料的修補材料兼具高工作性和高強度的特點。
本發明涉及這種用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑的制備方法，包括以下步驟1)將異辛醇聚氧乙烯醚、不飽和酰胺溶解于水中，加入氧化劑溶液，攪拌均勻；2)3-氨丙基三甲氧基硅烷和共聚單體加水配成25%水溶液作為滴加A，還原劑和鏈轉移劑加水配成5%溶液作為滴加B ；3)同時滴加A和B兩種滴加溶液，使其聚合；4)熟化一段時間并加入堿性調節劑，進行中和。
該聚合物添加劑按重量份數計，包括下述成分異辛醇聚氧乙烯醚25(Γ480 ； 3-氨丙基三甲氧基硅烷4、；共聚單體10 80 ；不飽和酰胺6 12 ；氧化劑0.1 5;；還原劑0. Γ5 ；鏈轉移劑0. Γ5 ；水400 500。
所述的氧化劑是雙氧水、叔丁基過氧化氫或異丙苯過氧化氫。
所述的共聚單體，選自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸與甲基丙烯酸的單價金屬鹽、 二價金屬鹽、銨鹽或有機胺鹽，這些單體可以單獨使用也可以兩種或兩種以上成分的混合物形式使用。
所述的鏈轉移劑是疏基乙醇、巰基乙酸、3-巰基丙酸中的一種或兩種以上按任意比例混合的混合物。
所述的還原劑是磷酸、次磷酸鈉、抗壞血酸和/或硫酸亞鐵。 滴加聚合的過程中，滴加B比滴加A晚半個小時滴完。
在所述熟化過程中，攪拌物料為廣2小時。
加入的堿性調節劑，可以為氫氧化鈉、乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的一種或兩種以上按任意比例混合的混合物，加入量為使所述溶劑中和至PH值為4 5。
本發明的有益效果本發明的羧酸聚合物添加劑，能夠在提高氯氧鎂水泥抗水性能的同時，賦予氯氧鎂水泥基材料超高的流動性，從而推動氯氧鎂水泥基材料在快速修補材料中的應用。
具體實施方式
以下實施例更詳細的描述了本發明，并且這些實施例以說明的方式給出，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，但這些實施例絕不限制本發明的范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
所有實施例中原料份數均為質量比例。
實施例1在反應釜中加入異辛醇聚氧乙烯醚300份、丙烯酰胺8份、水240份，不斷攪拌以使其均溶解于水中；然后加入雙氧水1. 6份攪拌半小時。取3-氨丙基三甲氧基硅烷5份、甲基丙烯酸35份，溶于160份水中，配成25%水溶液作為滴加Α，取巰基乙酸0. 6份和次磷酸鈉 0. 9份，溶于30份水中作為滴加B ；在3、小時內，同時均勻的滴加入反應釜中，滴加時確保滴加B比滴加A晚半小時滴完。此間溫度會略有上升，控制其不超過60°C即可。加完后繼續攪拌1小時，加入30%的液堿50份，繼續攪拌30分鐘即得到產品(MCF-1)。
實施例2在反應釜中加入異辛醇聚氧乙烯醚325份、甲基丙烯酰胺11份、水250份，不斷攪拌以使其均溶解于水中；然后加入叔丁基雙氧水2. 1份攪拌半小時。取3-氨丙基三甲氧基硅烷 5份、丙烯酸32份，溶于148份水中，配成25%水溶液作為滴加A，取巰基乙醇0. 6份和磷酸 1. 1份，溶于；34份水中作為滴加B ；在；Γ4小時內，同時均勻的滴加入反應釜中，滴加時確保滴加B比滴加A晚半小時滴完。此間溫度會略有上升，控制其不超過60°C即可。加完后繼續攪拌1小時，加入乙醇胺35份，繼續攪拌30分鐘即得到產品(MCF-2)。
實施例3在反應釜中加入異辛醇聚氧乙烯醚350份、N-羥甲基丙烯酰胺10份、水235份，不斷攪拌以使其均溶解于水中；然后加入雙氧水1.8份攪拌半小時。取3-氨丙基三甲氧基硅烷6 份、丙烯酸36份，溶于168份水中，配成25%水溶液作為滴加A，3-巰基丙酸1. 0份和硫酸亞鐵1. 6份，溶于52份水中作為滴加B ；在；Γ4小時內，同時均勻的滴加入反應釜中，滴加時確保滴加B比滴加A晚半小時滴完。此間溫度會略有上升，控制其不超過60°C即可。加完后繼續攪拌1小時，加入三乙醇胺38份，繼續攪拌30分鐘即得到產品(MCF-3)。
實施例4在反應釜中加入異辛醇聚氧乙烯醚380份、丙烯酰胺7份、水220份，不斷攪拌以使其均溶解于水中；然后加入雙氧水1. 9份攪拌半小時。取3-氨丙基三甲氧基硅烷7份、甲基丙烯酸42份，溶于196份水中，配成25%水溶液作為滴加A，3-巰基丙酸1. 0份和抗壞血酸 0. 7份，溶于34份水中作為滴加B ；在3、小時內，同時均勻的滴加入反應釜中，滴加時確保滴加B比滴加A晚半小時滴完。此間溫度會略有上升，控制其不超過60°C即可。加完后繼續攪拌1小時，加入30%的液堿44份，繼續攪拌30分鐘即得到產品(MCF-4)。
應用實施例按照摩爾比MgO =MgCl2 :H20=9 1 :14，稱取輕燒菱鎂粉和鹵片及水的用量，將鹵片溶解在自來水中形成MgCl2水溶液(注意消除氣泡)，然后將輕燒菱鎂粉加到MgCl2水溶液水溶液中，攪拌成均勻的氯氧鎂水泥漿體，測定其流動度或成型試件；添加劑摻量為氧化鎂質量的質量百分比，固體添加劑與輕燒菱鎂粉混合后摻入，液體添加劑與MgClpK溶液混合后摻入。凈漿流動度試驗采用水泥膠砂流動度試模，上口內徑70mm士0. 5mm,下口內徑 IOOmm士0. 5mm，高60mm士0. 5mm。測試板采用面積大于300mmX 300mm的平板玻璃。測試時將流動度試模置于測試板中央，測試板表面平整光滑、無水滴，把制備好的試樣灌滿試模后， 開始計時，在2S垂直向上提升5cnTlOCm，保持IOiTlk使試樣自由流下，^iin后，測兩個垂直方向的直徑，取其平均值。強度試驗采用試件尺寸為40mmX 40mmX 40mm ；所有試件均在成型后1天脫模，然后放置在(20 士幻°C的室內空氣中自然養護，測定118天抗壓強度；56 天抗壓強度為采用自然養護觀天后的試件，繼續泡水養護觀天后測定；軟化系數為56天抗壓強度與觀天抗壓強度的比值。試驗結果見下表1。
表1本發明與其它添加劑對氯氧鎂水泥性能的影響對比
權利要求
1.一種用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑，其特征在于，按重量份數計，包括下述成分異辛醇聚氧乙烯醚250 480 ；3-氨丙基三甲氧基硅烷4、； 共聚單體10 80 ；不飽和酰胺6 12 ；氧化劑0.廣5;；還原劑0. Γ5 ；鏈轉移劑0. Γ5 ；水400 500。
2.根據權利要求1所述的用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑，其特征在于，所述不飽和酰胺為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N，N- 二甲基丙烯酰胺或N-羥甲基丙烯酰胺中的一種或兩種以上按任意比例混合的混合物。
3.根據權利要求1所述的用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑，其特征在于，所述的氧化劑是雙氧水、叔丁基過氧化氫或異丙苯過氧化氫。
4.根據權利要求1所述的用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑，其特征在于，所述共聚單體，選自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸與甲基丙烯酸的單價金屬鹽、二價金屬鹽、銨鹽或有機胺鹽，這些單體可以單獨使用也可以以兩種或兩種以上成分的混合物形式使用。
5.根據權利要求1所述的用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑，其特征在于，所述鏈轉移劑是疏基乙醇、巰基乙酸、3-巰基丙酸中的一種或兩種以上按任意比例混合的混合物。
6.根據權利要求1所述用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑，其特征在于，所述還原劑是磷酸、次磷酸鈉、抗壞血酸和/或硫酸亞鐵。
7.一種用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑的制備方法，取權利要求1-6任一所述的反應原料的重量份數，其特征在于，它包括以下步驟步驟一、將異辛醇聚氧乙烯醚、不飽和酰胺溶解于水中，加入氧化劑溶液，攪拌均勻； 步驟二、3-氨丙基三甲氧基硅烷和共聚單體加水配成25%水溶液作為滴加Α，還原劑和鏈轉移劑加水配成5%溶液作為滴加B ；步驟三、同時滴加A和B兩種滴加溶液，使其聚合； 步驟四、熟化一段時間并加入堿性調節劑，進行中和。
8.根據權利要求7所述的用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑的制備方法，其特征在于，步驟二滴加聚合的過程中，滴加B比滴加A晚半個小時滴完。
9.根據權利要求7所述的用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑的制備方法，其特征在于，步驟四進一步包括在所述熟化過程中，攪拌物料為廣2小時。
10.根據權利要求7所述的用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑的制備方法，其特征在于，在步驟4)中加入的堿性調節劑，為氫氧化鈉、乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的一種或兩種以上按任意比例混合的混合物，加入量為使所述溶劑中和至PH值為4 5。
全文摘要
本發明提供了用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑及其制備方法，包括以下步驟首先，將異辛醇聚氧乙烯醚溶解于水中，加入氧化劑溶液，攪拌均勻；然后，分別滴加還原劑和鏈轉移劑的混合溶液和共聚單體溶液使其聚合；最后，加入堿性調節劑，使其中和及熟化，得到用于氯氧鎂水泥的羧酸聚合物添加劑。本發明針對氯氧鎂水泥的水化特點，解決了常用減水劑對鎂水泥不適應的問題，所制備的羧酸聚合物添加劑能夠在提高氯氧鎂水泥抗水性能的同時，賦予氯氧鎂水泥基材料超高的流動性，從而推動氯氧鎂水泥基材料在快速修補材料中的應用。
文檔編號C04B24/42GK102515624SQ20111041785
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者孫國文, 杜志芹, 楊立志, 沈燕平, 王冬, 祝燁然, 陳國新, 黃國泓 申請人:南京瑞迪高新技術有限公司