专利名称：一种非离子型表面活性剂改性机制砂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑材料及其制备方法，确切地说是一种非离子型表面活性剂改性机制砂及其制备方法。
背景技术：
机制砂是由岩石经爆破破碎、机械破碎、筛分制成粒径小于5mm的颗粒。机制砂富有棱角，比较干净，它既区别于天然砂，又不同于一般石屑，是一种理想的混凝土细骨料。我国配制普通混凝土绝大多数采用黄砂，只有在缺乏合格黄砂时才会采用机制砂。但国外的混凝土除了使用黄砂外，同时也采用机制砂。我国自1994年以来，通过对机制砂的物理性能及矿物组成和用机制砂配制的混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、抗折强度、收缩徐变等进行了试验研究和工程应用，实践表明机制砂替代天然砂配制混凝土在技术上是可行的、经济上是合理的。机制砂颗粒粗糙，石粉含量高，这势必减弱混凝土的流动性，增加需水量，在相同的条件下，配制相同坍落度的混凝土，机制砂比天然砂需水量增加5-10kg/m3，导致新拌混泥土粘聚性，保水性差，易离析，泌水。而在工程上解决这样的问题，在混凝土里面添加高效减水剂，添加高效减水剂增加了成本，如果在机制砂表面接枝上一些活性基团，机制砂本身就变成减水剂，同时提高混凝土的质量，又降低了成本。目前，国内暂时没有相关合成工艺方面的研究成果。
发明内容
本发明旨在提供一种非离子型表面活性剂改性机制砂及其制备方法。所要解决的技术问题是将非离子型表面活性剂接枝在机制砂的表面。本发明解决技术问题采用如下技术方案本发明一种非离子型表面活性剂改性机制砂的特点在于所述非离子型表面活性剂改性机制砂是首先对机制砂的表面进行羟基化处理得到羟基化机制砂，随后通过偶联剂改性羟基化机制砂并通过接枝反应在偶联剂改性机制砂的表面接枝上非离子型表面活性剂得到的非离子型表面活性剂改性机制砂。本发明非离子型表面活性剂改性机制砂，其特征在于所述非离子型表面活性剂为丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯(MPA)。本发明非离子型表面活性剂改性机制砂的制备方法的特点在于按以下步骤操作a、羟基化机制砂的制备将机制砂置于质量浓度98%的浓硫酸中，然后加入质量浓度30%的双氧水溶液， 搅拌反应15分钟，离心除去溶剂后加去离子水静置15-20分钟，依次经过滤、去离子水洗涤、离心、真空干燥后得到羟基化机制砂；所述浓硫酸和双氧水溶液的体积比为6 4-7 3；
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b、偶联剂改性机制砂的制备将步骤a所得羟基化机制砂8-10g、偶联剂8_10mL、阻聚剂对苯二酚0. 5g加入烧瓶中，以甲苯为溶剂在80-90°C搅拌反应24-36小时，反应完成后经离心、去离子水超声洗涤并真空干燥后得到偶联剂改性机制砂；C、非离子型表面活性剂改性机制砂的制备将步骤b所得偶联剂改性机制砂3_5g、非离子型表面活性剂l_2g、引发剂AIBN 0. 05g混合并以甲苯为溶剂，于90-95°C搅拌反应8-10小时，反应完成后经离心、去离子水超声洗涤和真空干燥后得到非离子型表面活性剂改性机制砂。本发明非离子型表面活性剂改性机制砂的制备方法的特点也在于所述非离子型表面活性剂为丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯。本发明非离子型表面活性剂改性机制砂的制备方法的特点也在于所述偶联剂为硅烷偶联剂。本发明非离子型表面活性剂改性机制砂的制备方法的特点也在于所述偶联剂为 3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)。本发明方法中通过Piranha溶液和机制砂的反应制备羟基化机制砂。Piranha溶液是质量浓度98 %的浓硫酸和质量浓度30 %的双氧水的混合溶液，一般浓硫酸和双氧水溶液的体积比为6 4-7 3。当H2SO4与H2O2混合，生成过氧单硫酸，可以同H2O2反应得到OH ·和HSO4 ·反应基。这些基团可以使SiO2的Si-O-Si键断裂，然后生成Si-0-Η，通过这个反应完成机制砂表面的羟基化。以偶联剂KH570为例，本发明偶联剂改性机制砂以及非离子型表面活性剂改性机
制砂的合成路线如下
权利要求
1.一种非离子型表面活性剂改性机制砂，其特征在于所述非离子型表面活性剂改性机制砂是首先对机制砂的表面进行羟基化处理得到羟基化机制砂，随后通过偶联剂改性羟基化机制砂并通过接枝反应在偶联剂改性机制砂的表面接枝上非离子型表面活性剂得到的非离子型表面活性剂改性机制砂。
2.根据权利要求1所述的非离子型表面活性剂改性机制砂，其特征在于所述非离子型表面活性剂为丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯。
3.—种如权利要求1所述的非离子型表面活性剂改性机制砂的制备方法，其特征在于按以下步骤操作a、羟基化机制砂的制备将机制砂置于质量浓度98 %的浓硫酸中，然后加入质量浓度30 %的双氧水溶液，搅拌反应15分钟，离心除去溶剂后加去离子水静置15-20分钟，依次经过滤、去离子水洗涤、离心、真空干燥后得到羟基化机制砂；b、偶联剂改性机制砂的制备将步骤a所得羟基化机制砂8-10g、偶联剂8-10mL、阻聚剂对苯二酚0. 5g加入烧瓶中， 以甲苯为溶剂在80-90°C搅拌反应24-36小时，反应完成后经离心、去离子水超声洗涤并真空干燥后得到偶联剂改性机制砂；c、非离子型表面活性剂改性机制砂的制备将步骤b所得偶联剂改性机制砂3-5g、非离子型表面活性剂l_2g、引发剂AIBN 0. 05g 混合并以甲苯为溶剂，于90-95°C搅拌反应8-10小时，反应完成后经离心、去离子水超声洗涤和真空干燥后得到非离子型表面活性剂改性机制砂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述非离子型表面活性剂为丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述偶联剂为硅烷偶联剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述偶联剂为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
全文摘要
本发明公开了一种非离子型表面活性剂改性机制砂及其制备方法，其中非离子型表面活性剂改性机制砂是首先对机制砂的表面进行羟基化处理得到羟基化机制砂，随后通过偶联剂改性羟基化机制砂并通过接枝反应在偶联剂改性机制砂的表面接枝上非离子型表面活性剂得到的非离子型表面活性剂改性机制砂。本发明可以广泛的应用于桥梁、公路、铁路等建筑领域。
文档编号C04B14/06GK102351449SQ20111017955
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者唐家元, 王文平, 贾忠琦 申请人:中铁十局集团第三建设有限公司, 合肥工业大学, 安徽省天齐化工科技有限公司