[發明專利]一種微波輻射法制備生物基減水劑的方法

有效

• 申請號: 201210485196.9
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN103833255B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 王萬金;賀奎;賴振峰;馬強;李曉飛
• 申請（專利權）人: 北京市建筑工程研究院有限責任公司
• 主分類號: C04B24/16
• 分類號: C04B24/16;C04B103/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于混凝土外加劑技術領域，特別涉及一種綠色安全的微波輻射法制備生物基減水劑的方法。

技術背景

減水劑是水泥、砂、石、水之外混凝土的第五個組成部分，使用摻量小，但作用大。未來幾十年內，我國在大規模的基礎設施建設中，混凝土作為現代城市建設最大宗的建筑材料，而混凝土外加劑是混凝土的核心材料。發展綠色減水劑應用關鍵技術對于提升綠色建筑、耐久建筑和節能建筑有著重大的推動作用。

目前市場上占90％的減水劑是通過石油化工和煤化工來源的化工原材料產生，主要有工業萘、聚醚、甲醛、硫酸、丙烯酸等原材料，這類減水劑在生產過程中消耗大量的化石原料和化石能源，生產過程中能耗大，碳排放較高，特別是萘系減水劑，產品中殘余甲醛、雜環等致癌物質，特別是在居住建筑物中，具有居住環境污染性。

淀粉是地球上的第二大生物質，也是一種可再生的資源，在自然界中儲量非常豐富，具有完全可降解，對環境無污染、價格低廉等優點。2009年，中國僅玉米淀粉產量超過了2500萬噸。2010～2015年，中國玉米淀粉產量平均年增5～10％。在當今普遍面臨石化資源日益減少，以及石油化工產品原料成本迅速上漲的壓力下，有效地利用淀粉獲取混凝土外加劑具有廣闊的前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種原料可再生、制備工藝簡單、綠色無污染、性能優異的生物基減水劑制備方法。按照本制備方法得到的產品成本低，與現有萘系減水劑配伍使用，具有良好的協同增效作用，既可以提高減水率，又能改善和易性。同時它與聚羧酸減水劑復配相容性好，能夠降低聚羧酸減水劑敏感性，增加黏聚性，有效解決聚羧酸在混凝土中出現的離析、泌水等問題。

為了達到上述設計目的，本發明采用的技術方案如下：

一種微波輻射法制備的生物基減水劑包括：淀粉：20～75wt％；酯化劑：0～25wt％；磺化劑：3～30wt％；反應介質：0～45wt％；催化劑：0～5wt％；蒸餾水：30～70wt％；液堿：1～5wt％。

針對一種微波輻射法制備生物基減水劑的方法，其具體步驟如下：

1、將20～75wt％淀粉在80～110℃烘干至含水率小于8％，得到預處理淀粉；

2、稱取0～25wt％酯化劑、3～30wt％磺化劑、0～5wt％催化劑，加入0～45wt％反應介質中攪拌均勻，再加入步驟1的預處理淀粉，充分攪拌均勻；

3、將步驟2混合好的反應物料置于微波反應器中，微波輻射反應1～60min；

4、待物料降溫至60℃以下，加入30～70wt％蒸餾水，并加入1～5wt％液堿調節pH值至5～7，攪拌10～30min，得到所述的生物基減水劑。

優選地，其具體操作步驟為：

其中，步驟1中的優選范圍為：淀粉：20～50wt％，烘干溫度：90～110℃，含水率小于5％；

步驟2中的優選范圍為：酯化劑：0～15wt％，磺化劑：3～20wt％，催化劑：0～3wt％，反應介質：0～30wt％；

步驟3中的優選范圍為：微波輻射反應1～45min；

步驟4中的優選范圍為：蒸餾水：50～70wt％，液堿2～5wt％。

該材料的制備原理為：所述的酯化劑、磺化劑在配方體系中與淀粉分子結構中的羥基進行酯化和磺化反應，從而在淀粉分子中引入強極性親水基團羧基、磺酸基，提高淀粉的水溶性及其在水泥顆粒表面的吸附能力，起到減水的作用。

本發明的優點在于：

1、選用價格低廉、可再生的淀粉作為主要原材料，采用綠色安全的微波輻射工藝，制備出的產品屬于一種綠色混凝土外加劑。因此，低成本是它的最大競爭優勢。

2、通過該方法制備的生物基減水劑，單獨作為減水劑使用時，性能穩定、減水率可達15～20％，提高摻量可以適當增加緩凝性。與萘系、聚羧酸減水劑相容性好。它與萘系減水劑具有良好的協同作用，能大大提高混凝土的減水和工作性能。在聚羧酸減水劑中摻入少量的生物基減水劑即可改善混凝土的工作狀態，包括其和易性、黏聚性，兼具輔助減水作用。

3、本發明在生產、使用過程中無毒、無味，無三廢排放。

具體實施方式

實施例1：

一種微波輻射法制備的生物基減水劑包括：玉米淀粉：20wt％；丁二酸酐：3wt％；氨基磺酸：5.3wt％；二甲基亞砜：11wt％；尿素：2.5wt％；蒸餾水：55wt％；液堿(30％濃度)：3.2wt％。

針對一種微波輻射法制備生物基減水劑的方法，其具體步驟如下：