一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂及制备方法与流程

文档序号:37418180发布日期:2024-03-25 19:06阅读:8来源:国知局

本发明属于建筑材料,特别是涉及一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂。


背景技术:

1、

2、利用混凝土的结构特点,将外界捕捉的二氧化碳固化在混凝土中,开发碳捕集混凝土已成为当下研究的热点。二氧化碳能够与水泥基材料的水化产物氢氧化钙、水化硅酸钙凝胶等发生化学反应,固化二氧化碳的同时也改变了水泥基材料的化学环境,影响了现有化学外加剂与水泥基材料的适应性,其中与减水剂的相容性问题最为突出。

3、减水剂作为一种常见的水泥混凝土外加剂,能在保持水泥混凝土和易性的前提下,显著降低混凝土的用水量。常见的减水剂包括磺化木质素减水剂、萘系减水剂和聚羧酸类高性能减水剂等,木质素减水剂和萘系减水剂聚合物呈现线性结构,由于其刚性结构的特点导致其减水效果有限,而聚羧酸减水剂作为“第三代”减水剂,因其梳型结构显著提升了减水率,但该结构对水泥浆体溶液的化学环境和生成的水化产物十分敏感。

4、相比传统混凝土,碳捕集混凝土的化学环境更加复杂,孔隙溶液从以钙离子、氢氧根离子、钾离子等为主要离子种类,变成了以碳酸根离子、碳酸氢根离子为主要离子种类,离子种类和水化产物的改变,影响了减水剂的溶解性、与胶凝材料的相互作用、减弱了减水剂的静电斥力作用和空间位阻效应等,显著降低了现有减水剂的分散效果,使碳捕集混凝土工作性难以满足施工需求,限制了碳捕集混凝土的规模化应用。因此开发适用于碳捕集的混凝土减水剂非常必要,能够促进低碳及碳负性混凝土的推广与应用。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明提供了一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂及制备方法,目的是显著提升碳捕集混凝土的工作性和强度。

2、为实现上述目的,采用技术方案如下:

3、一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂,包括如下原料:聚醚单体衍生物、高链转移系数链转移剂、聚醚单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸单体、不饱和磷酸单体、引发剂和去离子水。

4、所述原料按质量百分比计为:

5、聚醚单体衍生物:20%~60%

6、高链转移系数链转移剂:0.05%~1.5%

7、聚醚单体:0%~40%

8、不饱和羧酸单体:0~15%

9、不饱和磺酸单体:0~15%

10、不饱和磷酸单体:0~15%

11、引发剂:0.05%~0.85%

12、去离子水:15%~75%

13、所述聚醚单体为烯丙基聚乙二醇醚(apeg)、2-甲基丙-2-烯基聚乙二醇醚(hpeg)、3-甲基丁-3-烯丙基聚乙二醇醚(ipeg)、乙烯基聚乙二醇醚(vpeg)和乙烯氧丁基聚乙二醇醚(vbpeg)中的一种或几种混合物;

14、所述聚醚单体衍生物为:在所述聚醚单体的末端接支有亲水聚合物链段。

15、所述亲水聚合物链段为聚丙烯酸、聚马来酸酐、聚丙烯酰胺中的一种或几种混合物。

16、所述高链转移系数链转移剂为芳香族二硫酯、脂肪族二硫酯、三硫代碳酸酯、黄原酸酯中的一种或几种混合物。

17、所述不饱和羧酸单体为丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙酸乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种混合物。

18、所述不饱和磺酸单体为丙烯酸磺酸钠、乙烯基磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠中的一种或几种混合物。

19、所述不饱和磷酸单体为2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯、烷基丙烯酸酯磷酸酯、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯中的一种或几种混合物。

20、所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁腈、过硫酸钾、过氧化氢与抗坏血酸钠中的一种或几种混合物。

21、一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

22、在氮气保护气体下,依次加入去离子水、聚醚单体和/或聚醚单体衍生物至反应容器,根据单体活性,加热搅拌升温到40~70℃;

23、待聚醚单体和/或聚醚单体衍生物完全溶解,向反应容器分别滴加溶液a和溶液b,根据单体活性差异,溶液a的滴加时间控制在2~8h,溶液b的滴加时间控制在2~3h,待溶液滴加完毕,反应1~2h,反应结束后,待反应溶液降至室温,加入浓度30%的naoh溶液使产物溶液的ph值为6~8;

24、其中,溶液a为不饱和羧酸、不饱和磺酸或不饱和磷酸的水溶液,

25、溶液b为含有引发剂和高链转移系数链转移剂的水溶液。

26、特别地,根据不同应用场景,所述碳捕集混凝土的高相容性减水剂还可与具有吸附二氧化碳功能的引气剂复配使用,增强混凝土的固碳性能。

27、本发明具有下列优点:

28、1、本发明提出的适用于碳捕集混凝土减水剂,其制备方法简便,适用的聚醚单体类型丰富,扩宽了聚醚单体的种类和类型。

29、2、本发明提出的适用于碳捕集混凝土减水剂,可根据单体活性,调整引入链转移剂的链转移系数,实现窄分子量分布聚合物合成的同时优化减水剂聚合物中聚醚单体的排列与含量,相比较现有技术制备的减水剂,其聚合物结构更加清晰可控,产品更加稳定。

30、3、本发明提出的适用于碳捕集混凝土减水剂,通过控制聚醚单体的排列与分布,使得减水剂的分子结构更加合理,改善了减水剂的静电斥力作用和空间位阻效应,提升了其在复杂离子环境下分散效果。



技术特征:

1.一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂,其特征在于,包括如下原料:聚醚单体衍生物、高链转移系数链转移剂、聚醚单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸单体、不饱和磷酸单体、引发剂和去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂,其特征在于,

3.根据权利要求1所述的一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂,其特征在于,

4.根据权利要求3所述的一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂,其特征在于,

5.根据权利要求1所述的一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂,其特征在于,

6.根据权利要求1所述的一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂,其特征在于,

7.根据权利要求1所述的一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂,其特征在于,

8.根据权利要求1所述的一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂,其特征在于,

9.根据权利要求1所述的一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂,其特征在于,

10.一种权利要求1-9中任一所述的适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:


技术总结
本发明公开了一种适用于碳捕集混凝土的高相容性减水剂及制备方法,包括如下原料:聚醚单体衍生物、高链转移系数链转移剂、聚醚单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸单体、不饱和磷酸单体、引发剂和去离子水。本发明提出的适用于碳捕集混凝土减水剂,可根据单体活性,调整引入链转移剂的链转移系数,实现窄分子量分布聚合物合成的同时优化减水剂聚合物中聚醚单体的排列与含量,相比较现有技术制备的减水剂,其聚合物结构更加清晰可控,产品更加稳定。

技术研发人员:王振地,郅晓,叶家元,王玲,李彬
受保护的技术使用者:中国建筑材料科学研究总院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/3/24
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