專利名稱：木質(zhì)素接枝功能性乙烯基大單體高效減水劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混凝土助劑領(lǐng)域，涉及木質(zhì)素高效減水劑及其制備方法，具體涉及木質(zhì)素接枝功能性乙烯基大單體高效減水劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著高性能混凝土和功能性混凝土的發(fā)展，減水劑已成為混凝土必不可少的組分。木質(zhì)素磺酸鹽作為普通減水劑，在國(guó)際混凝土工業(yè)中的用量每年大約為700億噸。木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑是從紙漿廢液中提取出的副產(chǎn)品，產(chǎn)品分兩類，即木質(zhì)素磺酸鈣鹽和鈉鹽，后者由前者加工而得。制造人造纖維或造紙工業(yè)在高溫，高壓下蒸煮木材，加入亞硫酸鹽使木材中的纖維素和非纖維分離，所得纖維素即為人造絲、人造毛、紙等的原料。溶解在溶液中的非纖維素以木質(zhì)素磺酸鹽為主，伴有少量醣分，這種溶液稱為紙漿廢液。從廢液中提煉出酒精、酵母后，剩余物質(zhì)再經(jīng)熱風(fēng)噴霧干燥后成棕色粉末，即為木質(zhì)素磺酸鈣粉， 其木質(zhì)素磺酸鈣含量約為45 50%，還原物質(zhì)含量低于12 %。木質(zhì)素磺酸鹽減水劑在我國(guó)應(yīng)用已有40 50年的歷史，但由于其減水率低、緩凝、對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度提高幅度小、 早期強(qiáng)度偏低，在混凝土中應(yīng)用受到了限制，也影響其自身價(jià)值的提高。目前木質(zhì)素磺酸鈣減水劑仍主要被用在夏季混凝土施工中，作為混凝土緩凝劑。全世界每年可產(chǎn)生3000萬(wàn)噸的工業(yè)木素，目前我國(guó)僅有約6%的工業(yè)木素被利用，木質(zhì)素的綜合利用稱為造紙企業(yè)廢棄物處理的重要瓶頸。研究表明，通過(guò)磺化、氧化、烷基化、接枝共聚等工藝改性，可以提高木素的表面活性，使之具有較好的絡(luò)合性、分散性和粘合性?！敖又Ω男阅举|(zhì)素磺酸鈣的制備及應(yīng)用”(中國(guó)造紙學(xué)報(bào)Vol24，No3，2009)、“木質(zhì)素磺酸鈣接枝改性制備高效減水劑的研究”(四川建筑科學(xué)研究，2010年8月)報(bào)道了木質(zhì)素磺酸鈣表面接枝丙烯酸和馬來(lái)酸酐體系，提純的接枝物減水率為20. 85-22. 62% ；該方法的缺點(diǎn)是接枝反應(yīng)后產(chǎn)物需要用乙醇洗滌提純，工藝復(fù)雜，工業(yè)化難度很大?！熬埕人?木質(zhì)素磺酸鹽共聚高性能減水劑的研究與應(yīng)用”(商品混凝土，2009年第10期)利用聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯(MPEGMA)與甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯磺酸鈉(SMAS)和木質(zhì)素磺酸鹽共聚制備了聚羧酸-木質(zhì)素磺酸鹽共聚高性能減水劑，獲得了較好的效果，當(dāng)木質(zhì)素含量為30%時(shí)，其減水率為24. 7%。該方法的不足在于其主要原料為羧酸類單體，共聚物中木質(zhì)素的含量很低，只有0-30%，不能為回收木質(zhì)素綜合利用提供有效的途徑。雖然文獻(xiàn)報(bào)道了木質(zhì)素經(jīng)各種改性制備水泥減水劑的方法，但尚未有以木質(zhì)素為主要原料(占總投料量的60-90%)，在木質(zhì)素或其氧化物上接枝(甲基)丙烯酸短鏈和功能性乙烯基大單體長(zhǎng)鏈，制備木質(zhì)素高效減水劑，使其減水率達(dá)到23-26%的研究報(bào)道。制備木質(zhì)素高效減水劑，對(duì)木質(zhì)素的拓展應(yīng)用以及木質(zhì)素改性物的高性能化均具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種木質(zhì)素高效減水劑新材料，使其減水率達(dá)到23-26% ；另一目的在于提供其制備方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，技術(shù)方案如下以造紙廢液回收木質(zhì)素粉料或濃縮液為主要原料，利用雙氧水、高錳酸鉀等氧化劑對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行氧化，然后在40°C -90°C接枝功能性乙烯基大單體和丙烯酸等單體，反應(yīng)完成后加入堿調(diào)節(jié)水溶液PH值在7-12，制備木質(zhì)素高效減水劑。具體制備步驟如下
(1)配制質(zhì)量百分比為30%-70%的木質(zhì)素水溶液，加入酸調(diào)節(jié)溶液的PH值在2-6范圍
內(nèi)；
(2)升溫至40-90°C時(shí)，加入氧化劑，反應(yīng)；所述的氧化劑為過(guò)氧化氫、高錳酸鉀或重鉻酸鉀。(3)加入功能性乙烯基大單體長(zhǎng)鏈(A)和乙烯基單體(B)及引發(fā)劑，反應(yīng)；
(4)用堿液調(diào)節(jié)物料的PH值至7-12，將物料降溫至50°C以下出料即可得到液體減水劑；噴霧干燥后得到粉狀減水劑。所述的大單體A為甲基丙烯酸聚乙二醇酯、丙烯酸聚乙二醇酯、甲基丙烯酸聚丙二醇酯、丙烯酸聚丙二醇酯、甲基丙烯酸共聚乙二醇-丙二醇酯、丙烯酸共聚乙二醇-丙二醇酯、甲基烯基聚氧乙烯、甲基烯基聚氧丙烯、烯丙基聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧丙烯醚、甲基烯基聚氧乙烯-聚氧丙烯醚、烯丙基聚氧乙烯-聚氧丙烯醚中的一種或兩種以上的混合物， 大單體A的重均分子量(M)為500-20000。所述的乙烯基單體B為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸、馬來(lái)酸酐、乙烯基磺酸或其鹽中的一種或兩種以上的混合物；所述的引發(fā)劑為亞硫酸鐵、過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鉀。功能性乙烯基大單體(A)與乙烯基單體(B)的質(zhì)量比為10:1-1:5。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明制得的減水劑在木質(zhì)素或其氧化物上接枝有(甲基) 丙烯酸短鏈和功能性乙烯基大單體長(zhǎng)鏈，適用于較高強(qiáng)度混凝土。(2)本發(fā)明制得的減水劑減水率達(dá)到23-26%。(3)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、安全、成本低、無(wú)污染，接枝產(chǎn)物不需要進(jìn)行分離， 可直接使用，適合工業(yè)化生產(chǎn)。將本發(fā)明產(chǎn)品作為減水劑應(yīng)用于混凝土，依據(jù)GB8076-2008 檢測(cè)其性能，結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種木質(zhì)素接枝功能性乙烯基大單體高效減水劑，其特征在于，以木質(zhì)素為主要原料，在木質(zhì)素或其氧化物上接枝有功能性乙烯基大單體(A)長(zhǎng)鏈和乙烯基單體(B)短鏈； 所述的大單體A為甲基丙烯酸聚乙二醇酯、丙烯酸聚乙二醇酯、甲基丙烯酸聚丙二醇酯、丙烯酸聚丙二醇酯、甲基丙烯酸共聚乙二醇-丙二醇酯、丙烯酸共聚乙二醇-丙二醇酯、甲基烯基聚氧乙烯、甲基烯基聚氧丙烯、烯丙基聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧丙烯醚、甲基烯基聚氧乙烯-聚氧丙烯醚、烯丙基聚氧乙烯-聚氧丙烯醚中的一種或兩種以上的混合物，大單體 A的重均分子量為500-20000 ；所述的乙烯基單體B為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸、馬來(lái)酸酐、乙烯基磺酸或其鹽中的一種或兩種以上的混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的木質(zhì)素接枝功能性乙烯基大單體高效減水劑的制備方法，其特征在于，其工藝步驟如下(1)配制質(zhì)量百分比為30%-70%的木質(zhì)素水溶液，加入酸調(diào)節(jié)溶液的PH值在2-6范圍內(nèi)；(2)升溫至40-90°C時(shí)，加入氧化劑，反應(yīng)；所述的氧化劑為過(guò)氧化氫、高錳酸鉀或重鉻酸鉀；(3)加入功能性乙烯基大單體長(zhǎng)鏈(A)和乙烯基單體(B)及引發(fā)劑，反應(yīng)；(4)用堿液調(diào)節(jié)物料的PH值至7-12，將物料降溫至50°C以下出料即可得到液體減水劑；噴霧干燥后得到粉狀減水劑；所述的大單體A為甲基丙烯酸聚乙二醇酯、丙烯酸聚乙二醇酯、甲基丙烯酸聚丙二醇酯、丙烯酸聚丙二醇酯、甲基丙烯酸共聚乙二醇-丙二醇酯、丙烯酸共聚乙二醇-丙二醇酯、 甲基烯基聚氧乙烯、甲基烯基聚氧丙烯、烯丙基聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧丙烯醚、甲基烯基聚氧乙烯-聚氧丙烯醚、烯丙基聚氧乙烯-聚氧丙烯醚中的一種或兩種以上的混合物，大單體A的重均分子量(M)為500-20000 ；所述的乙烯基單體B為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸、 馬來(lái)酸酐、乙烯基磺酸或其鹽中的一種或兩種以上的混合物；所述的引發(fā)劑為亞硫酸鐵、 過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鉀。
3.如權(quán)利要求2所述的木質(zhì)素接枝功能性乙烯基大單體高效減水劑的制備方法，其特征在于，功能性乙烯基大單體(A)與乙烯基單體(B)的質(zhì)量比為10:1-1:5。
全文摘要
本發(fā)明屬于混凝土減水劑領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種木質(zhì)素接枝功能性乙烯基大單體高效減水劑及其制備方法。該方法以造紙廢液回收木質(zhì)素粉料或濃縮液為主要原料(占總投料量的60-90%)，利用雙氧水、高錳酸鉀等氧化劑對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行氧化、然后在60℃-90℃接枝功能性乙烯基大單體和丙烯酸等單體，反應(yīng)完成后加入堿調(diào)節(jié)水溶液PH值7—12，制備木質(zhì)素高效減水劑。本方法制備過(guò)程簡(jiǎn)單，容易控制，無(wú)環(huán)境污染能使造紙廢棄物資源化利用，增加經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C08F290/06GK102504138SQ20111036541
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者張忠厚, 方少明, 閆春綿 申請(qǐng)人:鄭州輕工業(yè)學(xué)院