專(zhuān)利名稱(chēng)：含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建材水泥工業(yè)，本發(fā)明涉及利用高沸醇木質(zhì)素及其高沸醇木質(zhì)素衍生物作為水泥砂漿或混凝土改性助劑的工藝和配方。
背景技術(shù)：
以前在建材水泥，混凝土工業(yè)中有使用木質(zhì)素磺酸鹽作為減水劑的先例，但是木質(zhì)素磺酸鹽是從傳統(tǒng)的造紙“黑液”中提取得到的，不僅雜質(zhì)含量很高，而且植物原料中的天然木質(zhì)素在堿和亞硫酸鹽的蒸煮后發(fā)生重大的結(jié)構(gòu)改變，木質(zhì)素磺酸鹽作為減水劑有一定的效果，但對(duì)水泥砂漿或混凝土改性并沒(méi)有產(chǎn)生高聚物效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)從造紙“黑液”中提取木質(zhì)素磺酸鹽所帶來(lái)的上述缺陷，提供一種純度高、加工工藝簡(jiǎn)單、容易實(shí)施，而且對(duì)混凝土的改性效果好的含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下(一)含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料它包含有下列成分，各成分的重量份數(shù)比為高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物 5-80份，環(huán)氧氯丙烷或環(huán)氧丙烷與醇類(lèi)的混合液10-95份，水泥、砂石類(lèi)原料 5-80份，固化劑0.05-5份。
(二)制備工藝
1、先把水泥混凝土復(fù)合材料按性能指標(biāo)所需要的砂、鵝卵石或碎石、水泥和水混合均勻，備用；2、將高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物與環(huán)氧氯丙烷或有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑加雙酚A型化合物中的一種或一種以上的混合溶液混合，充分?jǐn)嚢枋怪耆芙饣蛲ㄟ^(guò)加熱使之完全溶解；3、將高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物與環(huán)氧氯丙烷或有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑加雙酚A型化合物中的一種或一種以上的混合溶液混合后，所形成的混合溶液加入到水泥砂石漿中，即將混合物1和混合液2混合，充分?jǐn)嚢枋怪旌暇鶆颍?、放置使之固化。
本發(fā)明特點(diǎn)如下1、本發(fā)明采用的高沸醇木質(zhì)素，在一定溫度、壓力條件下，使木質(zhì)素溶解于高沸點(diǎn)的醇類(lèi)溶劑之中，令它與纖維素分離。高沸醇木質(zhì)素的制備過(guò)程除溶劑外沒(méi)有添加其他化學(xué)藥劑，得到的高沸醇木質(zhì)素純度高，灰分含量比傳統(tǒng)的木質(zhì)素磺酸鹽低幾十倍。
2、由于高沸醇木質(zhì)素是高沸醇溶劑法制得的，它較好地保留了天然木質(zhì)素的化學(xué)活性。以高沸醇木質(zhì)素為原料，在一定的條件下，可以制得高沸醇木質(zhì)素的醛類(lèi)，酚類(lèi)，或鹵化衍生物，也可以與其他單體形成接枝產(chǎn)物或與其他高分子乳液共沉降形成復(fù)合物，可以根據(jù)對(duì)不同水泥砂漿或混凝土制品改性的需要，挑選合適類(lèi)型的高沸醇木質(zhì)素添加劑。
3、高沸醇木質(zhì)素及其衍生物作為水泥混凝土復(fù)合材料的重要原料可以改善高沸醇木質(zhì)素及其衍生物作為改性助劑可以改善水泥砂漿或混凝土制品的韌性，抗折強(qiáng)度和抗?jié)B能力，比傳統(tǒng)的木質(zhì)素磺酸鹽有更好的改性效果。高沸醇木質(zhì)素及其衍生物是網(wǎng)絡(luò)狀高聚物，當(dāng)它們和水泥砂漿或混凝土復(fù)合之后與水泥砂漿或混凝土等無(wú)機(jī)材料之間形成交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此改善了水泥砂漿或混凝土制品的韌性，增加水泥砂漿或混凝土的抗?jié)B性能。高沸醇木質(zhì)素及其衍生物和環(huán)氧氯丙烷比傳統(tǒng)的木質(zhì)素磺酸鹽擁有更多活性基團(tuán)，在水泥混凝土形成時(shí)產(chǎn)生的氫氧化鈣作用下生成木質(zhì)素環(huán)氧樹(shù)脂，木質(zhì)素環(huán)氧樹(shù)脂和水泥混凝土中的無(wú)機(jī)組分相結(jié)合，因而當(dāng)高沸醇木質(zhì)素及其衍生物和水泥砂漿或混凝土復(fù)合之后有更好的改性效果。
4.高沸醇木質(zhì)素及其衍生物作為改性助劑可以改善水泥砂漿或混凝土制品的韌性，其改性效果可以通過(guò)添加一定量的固化劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，固化劑主要是有機(jī)胺類(lèi)、酸酐類(lèi)、酚醛類(lèi)或聚硫醇類(lèi)、多元異氰酸酯類(lèi)固化劑。
5.高沸醇木質(zhì)素及其衍生物在水泥砂漿或混凝土制品中的添加量可根據(jù)水泥砂漿或混凝土制品性能的需要和高沸醇木質(zhì)素衍生物類(lèi)型特點(diǎn)決定，一般可在5％-80％之間，其結(jié)果大大改善了水泥砂漿或混凝土制品的韌性，抗?jié)B能力，與其他高聚物改性水泥相比，高沸醇木質(zhì)素及其衍生物-混凝土制品不僅加工工藝簡(jiǎn)單、容易實(shí)施，而且可以降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
6.高沸醇木質(zhì)素及其衍生物在水泥砂漿或混凝土復(fù)合材料在制備過(guò)程中可以根據(jù)材料設(shè)計(jì)性能的需要添加適量雙酚A型化合物或其他類(lèi)型環(huán)氧樹(shù)脂與高沸醇木質(zhì)素及其衍生物一起與水泥砂漿或混凝土復(fù)合形成的復(fù)合材料。
具體實(shí)施例方式(一)含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料它包含有下列成分，各成分的重量份數(shù)比為高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物 5-80份，環(huán)氧氯丙烷或環(huán)氧丙烷與醇類(lèi)的混合液10-95份，水泥、砂石類(lèi)原料 5-80份，固化劑0.05-5份。
根據(jù)高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料品質(zhì)指標(biāo)的需要，它還包含有重量份數(shù)比為0.005-5份的改性助劑，如減水劑、早強(qiáng)劑、加氣劑、緩凝劑或速凝劑、超塑化劑、微末劑和防凍劑等。
其它填料根據(jù)高沸醇木質(zhì)素及其衍生物-水泥混凝土復(fù)合材料制品性能的需要添加。
(二)制備工藝1、先把水泥混凝土復(fù)合材料按性能指標(biāo)所需要的砂、鵝卵石或碎石、水泥和水混合均勻，備用；2、將高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物與環(huán)氧氯丙烷或有機(jī)溶劑，或環(huán)氧氯丙烷或有機(jī)溶劑加雙酚A型化合物中的一種或一種以上的混合溶液混合，充分?jǐn)嚢枋怪耆芙饣蛲ㄟ^(guò)加熱使之完全溶解；所述的有機(jī)溶劑為醇類(lèi)。所述的雙酚A型化合物為包括雙酚F型、雙酚S型、氫化雙酚A型、線性酚醛型、多功能基縮水甘油樹(shù)脂和具有特殊功能的鹵化環(huán)氧樹(shù)脂。
3、然后再把高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物與環(huán)氧氯丙烷或有機(jī)溶劑的混合溶液加入到水泥砂石漿中，充分?jǐn)嚢枋怪旌暇鶆颍?、最后再根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的需要，添加固化劑；也可以根據(jù)需要添加一定量的纖維或晶須，再攪拌均勻后，放置使之固化。所述的固化劑為胺類(lèi)、酸酐類(lèi)、酚醛類(lèi)或聚硫醇型、多元異氰酸酯型固化劑。所述的纖維可以是有機(jī)高分子或無(wú)機(jī)纖維。所述的晶須是納米級(jí)或微米級(jí)的。
(三)原料來(lái)源所述的高沸醇木質(zhì)素是由高沸醇溶劑法從木材、竹子、草木秸桿和果殼等農(nóng)作物原料中提取得到的(詳見(jiàn)中國(guó)專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)?2157689.0，公開(kāi)號(hào)1424459)。所述高沸醇木質(zhì)素的衍生物的原料為高沸醇溶劑法制得的高沸醇木質(zhì)素，利用高沸醇木質(zhì)素的活性基團(tuán)與醛類(lèi)，酚類(lèi)，鹵化或與其他高分子單體接枝共聚所形成的衍生物。其制備方法參見(jiàn)有關(guān)文獻(xiàn)，如蔣挺大編著的《木質(zhì)素》化學(xué)工業(yè)出版社2001年版。
實(shí)施例1
將5-80份水泥、砂石加水按照所需比例先配制成水泥砂石漿備用；然后將重量分?jǐn)?shù)比為5-80份的高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物與10-95份的環(huán)氧氯丙烷、或環(huán)氧氯丙烷與醇類(lèi)的混合溶液混合加熱，或加熱加壓，加熱溫度為30-95℃，加壓的壓強(qiáng)小于0.5MPa，并不斷攪拌15-90分鐘，讓高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物與環(huán)氧氯丙烷充分溶解混合均勻，再把高沸醇木質(zhì)素和環(huán)氧氯丙烷的混合物加入到前面?zhèn)浜玫乃嗌笆瘽{中，攪拌15-90分鐘后加入0.05-5份固化劑，也可以根據(jù)對(duì)水泥復(fù)合材料的特殊需要添加其他助劑攪拌并混合均勻后，放置固化成型。
實(shí)施例的具體描述高沸醇木質(zhì)素環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)水泥砂漿改性實(shí)驗(yàn)參照水泥砂漿強(qiáng)度測(cè)試GB/T17671-1999的方法進(jìn)行。砂漿基準(zhǔn)配合比為水泥∶標(biāo)準(zhǔn)砂∶水＝1∶3∶0.5。聚合物配比為高沸醇木質(zhì)素∶環(huán)氧氯丙烷＝1∶2(重量比)。其它配比按表1。加料順序水、水泥和砂先拌勻，再加高沸醇木質(zhì)素和環(huán)氧氯丙烷的混合溶液，最后加固化劑并攪伴均勻，放置固化。
表1高沸醇木質(zhì)素及其衍生物改性水泥砂漿強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)配比聚合物編號(hào) 水泥(g)砂(g)水(g)聚灰比 環(huán)氧氯丙固化劑(乙二胺)(g)HBSL(g)烷(ml)LEP0 4501350 225 0 00 0LEP1 4501350 225 0.057.5 12.70LEP2 4501350 225 0.1 15 25.40LEP3 4501350 225 0.1522.5 38.10LEP4 4501350 225 0.2 30 50.80LEP5 4501350 225 0.057.5 12.71LEP6 4501350 225 0.1 15 25.42LEP7 4501350 225 0.1522.5 38.13LEP8 4501350 225 0.2 30 50.84注HBSL指高沸醇木質(zhì)素及其衍生物表2高沸醇木質(zhì)素及其衍生物對(duì)水泥砂漿強(qiáng)度的影響LEP0 LEP1 LEP2 LEP3 LEP4 LEP5 LEP6 LEP7 LEP8
抗折(MPa)8.52 6.78 9.23 9.338.486.188.858.83 8.88抗壓(MPa)62.63 34.43 54.58 51.51 39.43 29.58 56.41 50.68 41.77抗壓/抗折7.35 5.08 5.91 5.524.654.796.375.74 4.70
權(quán)利要求
1.一種含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料，其特征是它包含有下列組分，各組成的重量份數(shù)比如下高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物5-80份，環(huán)氧氯丙烷或環(huán)氧丙烷與醇類(lèi)的混合液或有機(jī)溶劑加雙酚A型化合物中的一種或一種以上的混合溶液10-95份，水泥、砂石類(lèi)原料5-80份固化劑 0.05-5份，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料，其特征在于它還包含有重量份數(shù)比為0.005-5份的改性助劑如減水劑、早強(qiáng)劑、加氣劑、緩凝劑或速凝劑、超塑化劑、微末劑和防凍劑等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料，其特征在于所述的有機(jī)溶劑為醇類(lèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料，其特征在于所述的雙酚A型化合物為包括雙酚F型、雙酚S型、氫化雙酚A型、線性酚醛型、多功能基縮水甘油樹(shù)脂和具有特殊功能的鹵化環(huán)氧樹(shù)脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料，其特征在于所述的固化劑為胺類(lèi)、酸酐類(lèi)、酚醛類(lèi)或聚硫醇型、多元異氰酸酯型固化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料，其特征在于它還包括纖維或晶須；所述的晶須是納米級(jí)或微米級(jí)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料的制備方法，其特征在于其步驟如下①先把水泥混凝土復(fù)合材料按性能指標(biāo)所需要的砂、鵝卵石或碎石、水泥和水混合均勻，備用；②將高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物與環(huán)氧氯丙烷或有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑加雙酚A型化合物中的一種或一種以上的混合溶液混合，充分?jǐn)嚢枋怪耆芙饣蛲ㄟ^(guò)加熱使之完全溶解；③將高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物與環(huán)氧氯丙烷或有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑加雙酚A型化合物中的一種或一種以上的混合溶液混合后，所形成的混合溶液加入到水泥砂石漿中，即將混合物1和混合液2混合，充分?jǐn)嚢枋怪旌暇鶆?；④放置使之固化?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟②的高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物在與環(huán)氧氯丙烷、或環(huán)氧氯丙烷與醇類(lèi)的混合溶液的混合過(guò)程需要加熱、或加熱加壓，加熱溫度為30-95℃，加壓的壓強(qiáng)小于0.5MPa，并不斷攪拌15-90分鐘，讓高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物與環(huán)氧氯丙烷充分溶解混合均勻，
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟③的把高沸醇木質(zhì)素和環(huán)氧氯丙烷的混合物加入到前面?zhèn)浜玫乃嗌笆瘽{中，攪拌15-90分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料的制備方法，其特征在于在步驟③之后、步驟④之前加入固化劑或和改性劑，并混合均勻。
全文摘要
一種含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料及其制備方法，它解決了現(xiàn)有技術(shù)從造紙“黑液”中提取木質(zhì)素磺酸鹽所帶來(lái)的上述缺陷，提供一種純度高、加工工藝簡(jiǎn)單、容易實(shí)施，而且對(duì)混凝土的改性效果好的含高沸醇木質(zhì)素衍生物的混凝土復(fù)合材料及其制備方法。它包含有高沸醇木質(zhì)素或它的衍生物5－80份，環(huán)氧氯丙烷或環(huán)氧丙烷與醇類(lèi)的混合液10－95份，水泥、砂石類(lèi)原料5－80份，固化劑0.05－5份。本發(fā)明可以根據(jù)不同水泥砂漿或混凝土制品改性的需要，挑選合適類(lèi)型的高沸醇木質(zhì)素添加劑，改善了水泥砂漿或混凝土制品的韌性，增加抗?jié)B性能，改性效果好。且加工工藝簡(jiǎn)單、容易實(shí)施，可以降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)C04B24/18GK1644558SQ20041006138
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者程賢甦, 彭大文, 陳志平, 陳云平 申請(qǐng)人:福州大學(xué)