專(zhuān)利名稱(chēng)：一種混凝土引氣劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混凝土引氣劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
引氣劑可有效的改善混凝土的和易性，同時(shí)對(duì)提高混凝土的耐久性能有著不可替 代的作用，適合于重要的混凝土工程。引氣劑需要有較好的減水性能，使其應(yīng)用于混凝土中 可替代高效減水劑的減水功能，可在保持混凝土的和易性和水灰比不變的情況下，節(jié)省水 泥用量，有效地降低混凝土的使用成本。在混凝土工程中使用一定量的引氣劑，能提高新拌混凝土的流動(dòng)性、和易性、可泵 性，能使新拌混凝土粘聚性增加，振動(dòng)粘度系數(shù)增加，有利于防止混凝土在運(yùn)輸、卸料、攤鋪 過(guò)程中發(fā)生離析和泌水現(xiàn)象，對(duì)提高混凝土的均勻性、耐久性十分有益。引氣劑是一種表面活性劑，在混凝土拌合過(guò)程中加入引氣劑，能在混凝土中引入 大量的微小氣泡，并且由于引氣劑分子具有親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)，能定向排列在氣泡壁上， 降低氣泡膜的氣-液表面張力，從而降低表面能，并且所引入的氣泡由于帶有相同電荷的 定向吸附層，因此能增強(qiáng)氣泡的穩(wěn)定性。這些穩(wěn)定微小氣泡均勻分布在混凝土拌合物中，會(huì) 產(chǎn)生類(lèi)似滾珠的作用，減少骨料顆粒間摩阻力，減少用水量，增加拌合物的稠度，抑制泌水， 改善混凝土的和易性。在混凝土硬化后，由于引氣劑引入的小氣泡能切斷毛細(xì)管的通路，降 低毛細(xì)管作用，從而提高混凝土的耐久性。在商品混凝土中使用性能優(yōu)異的引氣劑，可顯著提高塑性混凝土和硬化混凝土的 各項(xiàng)性能，而且還可以降低外加劑和混凝土的成本。優(yōu)良引氣劑的研究和應(yīng)用是我國(guó)混凝 土及其外加劑發(fā)展的需要和必然。引氣劑的開(kāi)發(fā)、推廣和應(yīng)用意義深遠(yuǎn)，應(yīng)是今后發(fā)展高性 能混凝土的必備外加劑。然而現(xiàn)有引氣劑多存在引入氣泡結(jié)構(gòu)不合理、分布不均勻、氣泡不穩(wěn)定、大小不合 適等不足，不能有效提高新拌混凝土的和易性，以及改善硬化混凝土的耐久性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種混凝土引氣劑及其制備方法，其能有效 提高新拌混凝土的和易性，以及改善硬化混凝土的耐久性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種混凝土引氣劑，按質(zhì)量份計(jì)，其由60-100份不飽和萜烯、10-20份不飽和脂肪 酸、5-10份不飽和酸酐、1-3份引發(fā)劑、150-200份水以及5_15份堿，加熱反應(yīng)制成。一種混凝土引氣劑的制備方法，它包括以下步驟按質(zhì)量份計(jì)，將60-100份不飽和萜烯、10-20份不飽和脂肪酸、5_10份不飽和酸 酐、1-3份引發(fā)劑投入反應(yīng)釜中，同時(shí)充入氮?dú)猓瑴囟瓤刂圃?00-140°C，攪拌下進(jìn)行自由基 熱聚合反應(yīng)和酯化反應(yīng)3-5小時(shí)；加入150-200份水，加熱至溶液沸騰；緩慢加入5-15份 堿，進(jìn)行皂化反應(yīng)1-3小時(shí)；反應(yīng)完后冷卻至室溫，即得到引氣劑成品。
所述的不飽和萜烯為苧烯、異松油烯、水芹烯、松油烯中的一種。所述的不飽和脂肪酸為油酸、亞油酸、亞麻酸中的一種。所述的不飽和酸酐為2_亞甲基丁二酸酐、十二烯基丁二酸酐、衣糠酸酐、降冰片 烯二酸酐中的一種。所述的引發(fā)劑為特丁基過(guò)氧化氫、異丙苯過(guò)氧化氫、過(guò)氧化苯甲酸特丁酯中的一種。所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣中的一種。采用上述方案后，本發(fā)明中，不飽和萜烯、不飽和脂肪酸與不飽和酸酐由于分子結(jié) 構(gòu)中具有反應(yīng)活性的雙鍵，因此在引發(fā)劑的作用下能發(fā)生自由基熱聚合反應(yīng)；與此同時(shí)不 飽和脂肪酸與不飽和酸酐在高溫下易發(fā)生酯化反應(yīng)，脫水形成酯基。不飽和萜烯、不飽和脂 肪酸與不飽和酸酐通過(guò)自由基熱聚合反應(yīng)與酯化反應(yīng)后，形成具有特定分子量的高聚物， 其分子結(jié)構(gòu)中具有親水的羧基與酯基，憎水的長(zhǎng)碳脂肪鏈和一定空間位阻效應(yīng)的環(huán)狀碳鏈 結(jié)構(gòu)。親水的羧基與酯基有助于提高產(chǎn)物的水溶性，有助于增強(qiáng)所引入氣泡的穩(wěn)定性，使氣 泡穩(wěn)定存在于混凝土內(nèi)部。長(zhǎng)碳脂肪鏈起到憎水作用，當(dāng)引氣劑吸附在氣泡表面時(shí)，能阻止 外界水分向氣泡內(nèi)部滲透，防止氣泡過(guò)大，改善引氣劑在混凝土中形成的氣泡穩(wěn)定性。環(huán)狀 碳鏈結(jié)構(gòu)也起到憎水作用，能增加氣泡泡壁的粘度與彈性，也能改善氣泡穩(wěn)定性，同時(shí)其還 有助于引入大量細(xì)小均勻的氣泡。因此，本發(fā)明應(yīng)用在混凝土中，能提高混凝土的和易性及硬化耐久性能，可用于對(duì) 耐久性要求高的混凝土工程，如公路、鐵路、橋梁、隧道、水利工程等。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。實(shí)施例1按質(zhì)量份計(jì)，將100. Og苧烯、10. Og油酸、5. 0g2_亞甲基丁二酸酐、2. 5g特丁基過(guò) 氧化氫投入反應(yīng)釜中，同時(shí)充入氮?dú)?，溫度控制?05°C，攪拌下進(jìn)行自由基熱聚合反應(yīng)和 酯化反應(yīng)5小時(shí)；加入185. Og水，加熱至溶液沸騰；緩慢加入6. 5g氫氧化鈣，進(jìn)行皂化反應(yīng) 3小時(shí)；反應(yīng)完后冷卻至室溫，即得到引氣劑成品，重量濃度為39. 5%。實(shí)施例2按質(zhì)量份計(jì)，將80. Og異松油烯、12. Og油酸、5. Og十二烯基丁二酸酐、1. Og異丙苯 過(guò)氧化氫投入反應(yīng)釜中，同時(shí)充入氮?dú)?，溫度控制?00°c，攪拌下進(jìn)行自由基熱聚合反應(yīng) 和酯化反應(yīng)5小時(shí)；加入180. Og水，加熱至溶液沸騰；緩慢加入15. Og氫氧化鉀，進(jìn)行皂化 反應(yīng)1小時(shí)；反應(yīng)完后冷卻至室溫，即得到引氣劑成品，重量濃度為38. 5%。實(shí)施例3按質(zhì)量份計(jì)，將70. Og水芹烯、16. Og亞油酸、6. Og衣糠酸酐、3. Og特丁基過(guò)氧化氫 投入反應(yīng)釜中，同時(shí)充入氮?dú)?，溫度控制?15°C，攪拌下進(jìn)行自由基熱聚合反應(yīng)和酯化反 應(yīng)4小時(shí)；加入170. Og水，加熱至溶液沸騰；緩慢加入12. 5g氫氧化鈉，進(jìn)行皂化反應(yīng)2小 時(shí)；反應(yīng)完后冷卻至室溫，即得到引氣劑成品，重量濃度為38. %。實(shí)施例4按質(zhì)量份計(jì)，將85. Og松油烯、18. Og亞油酸、10. Og衣糠酸酐、2. Og異丙苯過(guò)氧化 氫投入反應(yīng)釜中，同時(shí)充入氮?dú)?，溫度控制?40°C，攪拌下進(jìn)行自由基熱聚合反應(yīng)和酯化
4反應(yīng)3小時(shí)；加入195. Og水，加熱至溶液沸騰；緩慢加入10. 5g氫氧化鈉，進(jìn)行皂化反應(yīng)2 小時(shí)；反應(yīng)完后冷卻至室溫，即得到引氣劑成品，重量濃度為39.2%。實(shí)施例5按質(zhì)量份計(jì)，將60. Og松油烯、16. Og亞麻酸、7. 5g降冰片烯二酸酐、1. 5g過(guò)氧化苯 甲酸特丁酯投入反應(yīng)釜中，同時(shí)充入氮?dú)?，溫度控制?30°C，攪拌下進(jìn)行自由基熱聚合反 應(yīng)和酯化反應(yīng)4小時(shí)；加入150. Og水，加熱至溶液沸騰；緩慢加入12. Og氫氧化鉀，進(jìn)行皂 化反應(yīng)2小時(shí)；反應(yīng)完后冷卻至室溫，即得到引氣劑成品，重量濃度為39. 3%。實(shí)施例6按質(zhì)量份計(jì)，將90. Og水芹烯、20. Og亞麻酸、9. 5g 2_亞甲基丁二酸酐、2. 5g過(guò)氧 化苯甲酸特丁酯投入反應(yīng)釜中，同時(shí)充入氮?dú)?，溫度控制?35°C，攪拌下進(jìn)行自由基熱聚 合反應(yīng)和酯化反應(yīng)3小時(shí)；加入200. Og水，加熱至溶液沸騰；緩慢加入5. Og氫氧化鈣，進(jìn)行 皂化反應(yīng)3小時(shí)；反應(yīng)完后冷卻至室溫，即得到引氣劑成品，重量濃度為38. 8%。對(duì)實(shí)施例1到實(shí)施例6所制得的引氣劑進(jìn)行測(cè)試。按照GB8076-2008《混凝土外 加劑》規(guī)定的減水率試驗(yàn)方法、GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī) 定的含氣量試驗(yàn)方法、GBJ82-1985《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》規(guī)定的相對(duì) 耐久性指標(biāo)試驗(yàn)方法，分別檢測(cè)減水率、混凝土的初始含氣量(Vtl)AOmin后含氣量(V6tl)及 相對(duì)耐久性指標(biāo)。引氣劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.08%。。性能檢測(cè)結(jié)果列于表1。表1性能檢測(cè)結(jié)果
權(quán)利要求
一種混凝土引氣劑，其特征在于按質(zhì)量份計(jì)，其由60 100份不飽和萜烯、10 20份不飽和脂肪酸、5 10份不飽和酸酐、1 3份引發(fā)劑、150 200份水以及5 15份堿，加熱反應(yīng)制成。
2.一種混凝土引氣劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟按質(zhì)量份計(jì)，將60-100份不飽和萜烯、10-20份不飽和脂肪酸、5-10份不飽和酸酐、1_3 份引發(fā)劑投入反應(yīng)釜中，同時(shí)充入氮?dú)?，溫度控制?00-140°C，攪拌下進(jìn)行自由基熱聚合 反應(yīng)和酯化反應(yīng)3-5小時(shí)；加入150-200份水，加熱至溶液沸騰；緩慢加入5-15份堿，進(jìn)行 皂化反應(yīng)1-3小時(shí)；反應(yīng)完后冷卻至室溫，即得到引氣劑成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種混凝土引氣劑及其制備方法，其特征在于所述的 不飽和萜烯為苧烯、異松油烯、水芹烯、松油烯中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種混凝土引氣劑及其制備方法，其特征在于所述的 不飽和脂肪酸為油酸、亞油酸、亞麻酸中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種混凝土引氣劑及其制備方法，其特征在于所述的 不飽和酸酐為2-亞甲基丁二酸酐、十二烯基丁二酸酐、衣糠酸酐、降冰片烯二酸酐中的一 種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種混凝土引氣劑及其制備方法，其特征在于所述的 引發(fā)劑為特丁基過(guò)氧化氫、異丙苯過(guò)氧化氫、過(guò)氧化苯甲酸特丁酯中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種混凝土引氣劑及其制備方法，其特征在于所述的 堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種混凝土引氣劑及其制備方法，按質(zhì)量份計(jì)，將一定比例的不飽和萜烯、不飽和脂肪酸、不飽和酸酐與引發(fā)劑投入反應(yīng)釜中，在一定條件下發(fā)生自由基熱聚合反應(yīng)和酯化反應(yīng)，之后在水溶液中與堿進(jìn)行皂化反應(yīng)，最后得到具有一定分子量的高聚物，其分子結(jié)構(gòu)中具有親水的羧基與酯基、憎水的長(zhǎng)碳脂肪鏈和具有一定空間位阻效應(yīng)的環(huán)狀碳鏈結(jié)構(gòu)。該引氣劑與其他外加劑復(fù)合性能好，引入氣泡均勻細(xì)小，氣泡穩(wěn)定性高，用于對(duì)耐久性要求高的混凝土工程，如公路、鐵路、橋梁、隧道、水利工程等，能提高混凝土的和易性及硬化耐久性能。
文檔編號(hào)C04B24/26GK101948267SQ20101027377
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者于飛宇, 尹鍵麗, 方云輝, 林慶昌, 林添興, 林祥毅, 溫慶如, 潘志峰, 蔣卓君, 郭鑫祺, 麻秀星 申請(qǐng)人:科之杰新材料(漳州)有限公司