一种水泥基材料增强剂及其制备方法和应用_4

文档序号:9927542阅读:来源:国知局
.2份),自引发剂开始加入反应器时计时,引发剂溶液、硅氧烷D的剩余部分和可聚合单 体E均滴加3h,滴加完毕继续保温lh,再撤除惰性气氛保护,减压抽出可挥发有机小分子,得 到杂化粒子水分散液AE06。
[0111] 实施例7
[0112] 向反应器中加入可聚合单体A(编号A2,聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯,聚乙二醇链中-CH2CH2〇-平均重复单元数为22,端基为甲基,用量为1份)、可聚合单体B(N-羟甲基丙烯酰胺 (N-HMAAm)1.2份和甲基丙烯酸月桂酯(LMA)38.8份)、硅氧烷D的一部分(丙烯酰氧基丙基三 甲氧基硅烷(AAPTMS) 21.84份和四正丁基硅烷(TB0S) 82.19份)、4.04份质量分数30 %的H2〇2 水溶液和265.96份水,充分搅拌混合;用lmol/LH2S〇4将混合液pH调节至3.5,向混合液中通 N 2除02,将反应器温度维持在30°C,搅拌条件下向反应器中均匀滴加引发剂(5份甲醛次硫酸 氢钠(SFA)溶解于23份水中)引发聚合,同时开始向反应器中滴加可聚合单体A剩余部分的 水溶液(1份A2溶解于2份水中)、交联剂C(编号C5,乙二醇二丙烯酸酯,-CH 2CH2〇-平均重复单 元数为22,4份)和硅氧烷D的剩余部分(AAPTMS87.37份和TB0S328.76份),自引发剂开始加 入反应器时计时,引发剂、可聚合单体A剩余部分的水溶液和硅氧烷D的剩余部分均滴加 12h,滴加完继续保温12h,再撤除惰性气氛保护,减压抽出可挥发有机小分子,得到杂化粒 子水分散液AE07。
[0113] 实施例8
[0114] 向反应器中加入可聚合单体A(编号A8,聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯,聚乙二醇 链中-CH2CH2O-平均重复单元数为22,端基为甲基,用量为3份)、可聚合单体B(2-(叔丁基氨 基)甲基丙烯酸乙酯(t_BAEMA)0.5份和MMA9.5份)、交联剂C的一部分(编号C6,l,12-十二双 醇二甲基丙烯酸酯,5份)、硅氧烷D(VTES4.04份和TE0S23.31份)和270份水,充分搅拌混合; 用lmo 1/LNaOH将混合液pH调节至12,向混合液中通他除02,将反应器温度维持在90 °C,搅拌 条件下向反应器中均匀滴加引发剂(6份SPS溶解于16份水中)引发聚合,同时开始向反应器 中滴加可聚合单体A剩余部分的水溶液(3份A8溶解于4份水中)、交联剂C的剩余部分(C6,5 份)、硅氧烷D的剩余部分(VTES36.38份和TE0S309.82份)和可聚合单体E(N-HMAAmO. 9份溶 解于4份水中和LMA89.1份,两者分别同时滴加),自引发剂开始加入反应器时计时,引发剂、 可聚合单体A剩余部分的水溶液、硅氧烷D的剩余部分和可聚合单体E均滴加2h,滴加完毕继 续保温2h,再撤除惰性气氛保护,减压抽出可挥发有机小分子,得到杂化粒子水分散液 AE08〇
[0115] 实施例9
[0116] 向反应器中加入可聚合单体A的一部分(编号A3,聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯, 聚乙二醇链中-CH2CH 2〇-平均重复单元数为45,用量为3份)、可聚合单体B(N-HMAAmO. 84份和 MMA83.16份)、硅氧烷D的一部分(苯基三乙氧基硅烷PhTE0S88.4份)和270份水,充分搅拌混 合;用lmo 1/LNaOH将混合液pH调节至11,向混合液中通沁除02,将反应器温度维持在85 °C,搅 拌条件下向反应器中均匀滴加引发剂(0.2份过硫酸钾KPS溶解于16.8份水中)引发聚合,同 时开始向反应器中滴加可聚合单体A剩余部分的水溶液(7份A3溶解于3份水中)、硅氧烷D的 剩余部分(PhTE0S4.65份)和可聚合单体E(N-HMAAm2.8份溶解于10份水中和MMA53.2份,两 者同时分别滴加),自引发剂开始加入反应器时计时,引发剂、可聚合单体A剩余部分的水溶 液、硅氧烷D的剩余部分和可聚合单体E均滴加5h,滴加完毕继续保温lh,再撤除惰性气氛保 护,减压抽出可挥发有机小分子,得到杂化粒子水分散液AE09。
[0117] 实施例1〇
[0118] 向反应器中加入可聚合单体A(编号A6,正十二烷基-聚乙二醇单甲醚-马来酸双 酯,-CH2-CH 2〇-平均重复单元数45,用量为0.4份)、可聚合单体B(2.52份4-VBAH和81.48份 BA)、交联剂C的一部分(C1,乙二醇二甲基丙烯酸酯,9份)和硅氧烷D的一部分(TM0S30.41份 和甲基三甲氧基硅烷MTM0S31.89份)和270份水,充分搅拌混合;用lmol/LH 2S〇4将混合液pH 调节至3,向混合液中通他除02,将反应器温度维持在80°C,搅拌条件下向反应器中一次加入 引发剂(6份APS溶解于20份水中)引发聚合,同时向其中均匀滴加可聚合单体A剩余部分的 水溶液(1.6份A6溶解于4份水中)、交联剂C的剩余部分(Cl,l份)、硅氧烷D的剩余部分 (TM0S30.41份和MTM0S31.89份)和可聚合单体E(AEMH0.56份和55.44份St)。自引发剂开始 加入反应器时计时,硅氧烷D和可聚合单体E均匀滴加6h,滴加完毕后继续反应6h,再撤除惰 性气氛保护,减压抽出可挥发有机小分子,得到杂化粒子水分散液AE10。
[0119] 实施例11
[0120]向反应器中加入可聚合单体A的一部分(编号A10,正十二烷基-聚乙二醇单甲醚-马来酸双酯,-CH2-CH 2〇-平均重复单元数6,用量为0.6份)、可聚合单体B(3-氨基苯乙烯(3-VBA)和38份St)和硅氧烷D的一部分(TB0S82.19份)和250份水,充分搅拌混合;用lmol/ LH2S〇4将混合液pH调节至3,向混合液中通吣除02,将反应器温度维持在70°C,搅拌条件下向 反应器中均匀滴加引发剂(1份APS溶解于14份水中;1.1份亚硫酸钠SS溶解于13.9份水中, 两者分别滴加)引发聚合,同时开始向反应器中滴加可聚合单体A剩余部分的水溶液(5.4份 A10溶解于25份水中)和硅氧烷D的剩余部分(TB0S739.71份),自引发剂开始加入反应器时 计时,引发剂、可聚合单体A剩余部分的水溶液和剩余部分硅氧烷D均滴加2h,滴加完毕继续 保温2h,再撤除惰性气氛保护,减压抽出可挥发有机小分子,得到杂化粒子水分散液AE11。
[0121] 实施例12
[0122] 向反应器中加入可聚合单体A的一部分(编号A7,正十二烷基-羟基聚乙二醇基-马 来酸双酯,-CH2-CH 2〇-平均重复单元数32,用量为5份)、可聚合单体B(0.1份HEMA和9.9份 LMA)、交联剂C(C2,0.8份)和270份水,充分搅拌混合;用Imol/LNaOH将混合液pH调节至11, 向混合液中通他除02,将反应器温度维持在60°C,搅拌条件下向反应器中均匀滴加引发剂(2 份V50溶解于28份水中)引发聚合,同时开始向反应器中滴加可聚合单体A剩余部分的水溶 液(5份A10溶解于25份水中)、交联剂C的剩余部分(C2,3.2份)、硅氧烷D(TE0S298.36份)和 可聚合单体E(9份HEMA和81份LA),自引发剂开始加入反应器时计时,引发剂、硅氧烷D和可 聚合单体E均滴加3h,滴加完毕继续保温3h,再撤除惰性气氛保护,减压抽出可挥发有机小 分子,得到杂化粒子水分散液AE12。
[0123] 2.增强剂用于水泥基材料改性测试
[0124] 应用实施例1
[0125] 对砂浆力学性能的改善:砂浆采用小野田P ? II ? 52.5水泥(江南小野田水泥有限 公司)、IS0标准砂制备,砂灰比为3:1,水灰比为0.36,增强剂AE01-AE12、W01、W05、PE01-02 的掺量为以胶凝材料为基准的折固量计算(单位:质量百分比,%bwoc),所用消泡剂为江苏 苏博特新材料股份有限公司市售普通常规的PXP-I混凝土消泡剂,通过消泡剂用量控制各 组砂浆含气量基本一致,所用减水剂为苏博特公司市售普通常规的聚羧酸减水剂PCA?-I, 通过减水剂用量控制各组砂浆流动度基本一致。试件成型后置于25°C、95%以上湿度条件 下养护。测试方法参考文献(Construction and Building Materials,2013,49,121)。
[0126] PE01:上海高桥BASF分散体有限公司的羧基丁苯(SD622S)乳液;
[0127] PE02:BASF苯丙乳液(Acronal S 400)。
[0128] W01:参照专利CN104446102A实施例W01合成;
[0129] W05:参照专利CN104446102A实施例W05合成。
[0130] 表1砂浆性能测试表

[0133] 注:AE01-AE12掺量指本发明各实施例最终合成的水分散液中纯有效成分(有机-无机杂化粒子)的质量相对于水泥基材料中胶材质量的比例。
[0134] 由表中实验结果可见,相同水灰比条件下,本发明实施例所示合成有机无机杂化 粒子AE01-AE12在用于砂浆改性时:
[0135] (1)在低掺量条件下(相对于水泥用量的1.0%),本专利所合成杂化粒子对砂浆抗 压、抗折和劈拉强度均有一定改善作用,28天抗压强度提升10-18% (52.5MPa最高提升到 61.8MPa),抗折强度提升10-24%(9.981〇^最高提升到12.411〇^),抗拉强度提升11-23% (4.77MPa最高提升到5.87MPa)。相比之下,采用普通的聚合物乳液(市售或合成,PE01、 PE02)仅略有提升。采用专利CN104446102A报道的核壳结构粒子,尽管其抗折强度和抗拉强 度有所改善,但改善幅度较小(5-14%),且对砂浆的抗压强度无明显改善。
[0136] (2)提升AE01等掺量至2.5%,4£01^£05^£10和六£12同样能明显改善对砂浆的抗 压抗折和抗拉强度(28天强度分别提升13-25%,16-30%和18-35%)。相比之下,采用普通 的聚合物乳液(市售或合成,PE01、PE02)对抗折和抗拉强度的提升效果较弱(2-5%)。采用 专利CN104446102A报道的核壳结构粒子,尽管其抗折强度和抗拉强度有所改善(6-23%), 但其抗压强度依然无明显改善。
[0137] (3)提升AE01等掺量至5.0%,本专利所合成杂化粒子对砂浆抗压、抗折和抗拉强 度均有明显改善作用,28天试件抗压强度提升17-49%,抗折强度提升22-52%,抗拉强度提 升29-59%。专利CN104446102A报道的核壳结构的外加剂(W01和W05)虽然对砂浆试件的抗 折强度(提升11-25%)与抗拉强度(提升23-31%)也有所改善,但相比本专利报道的杂化粒 子无任何优势,更重要的是,其对抗压强度改善程度较小(一般〈10% )。
[0138] 相比之下,采用普通的聚合物乳液(市售或合成,PE01-PE02),无论抗压、抗折还是 抗拉强度,其改性效果明显弱于AE01-AE12。
[0139] 可见AE01、AE05、AE10和AE12掺量在水泥用量的1-2.5%时对砂浆抗折和抗拉强度 的提升已经可以达到添加PE01-PE02等聚合物乳液5%时的性能,同时相比W01和W05,杂化 粒子能全面改善砂浆的抗压抗折和抗拉强度,表现出明显的优势。
[0140] 应用实施例2
[0141] 参照GB/T50080-2002和GB/T50081-2002进行混凝土力学性能试验,采用基准水泥 (曲阜中联水泥有限公司),11级粉煤灰,细度模数为2.6的河沙,5-
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