[發(fā)明專利]一種水泥增強劑、制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510757276.9
• 申請日: 2015-11-09
• 公開（公告）號: CN105366977A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟曉榮;付東會;王磊;白光輝;王熙;霍姍姍;王興國;李俊峰
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C04B22/06
• 分類號: C04B22/06
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李鄭建;孫雅靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機物材料表面改性和水泥礦物外加劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一 種水泥增強劑、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

水泥是我國目前主要的建筑材料之一，我國經(jīng)濟迅速發(fā)展的過程中， 水泥用量和質(zhì)量要求不斷提高。水泥外加劑是一種節(jié)約資源，降低水泥成 本，提高水泥性能的一種必要的技術(shù)手段。其中，水泥增強劑是一種能夠 在水泥固化的硅酸鹽產(chǎn)生過程中，硬化水泥，提高水泥及混凝土的機械強 度的外加劑。目前一些水泥增強劑如石墨烯，硅藻土和三乙醇胺等，存在 制備工藝復雜，成本相對較高，且在提高水泥強度的同時，會帶來一些消 極副作用。如降低新拌水泥漿的流變性能等。水泥水化過程中產(chǎn)生的硅酸 鹽是產(chǎn)生水泥固化強度的主要原因，SiO₂是硅酸鹽形成過程中的主要物質(zhì)， 因此白炭黑(SiO₂：≧99％)成為水泥添加劑的首選【CN104108890】。

粉煤灰等工業(yè)副產(chǎn)品中含有大量的白炭黑，可通過濕法工藝提取，但 由于濕法生產(chǎn)的白炭黑表面存在大量的硅羥基，這些基團容易在水泥漿中 聚集結(jié)團，難以均勻分散，不僅影響其和氧化鈣發(fā)生火山灰反應(yīng)的效果， 且會降低新拌水泥漿的流變性能，影響硬化水泥漿的機械強度【孔德玉.摻 納米白炭黑對新拌和硬化水泥基材料性能的影響[J].浙江工業(yè)大學學報, 2012,3(40):308-312】。所以，改善濕法白炭黑在水泥漿中的均勻分散性和 新拌水泥漿中的流動度，是白炭黑在水泥添加劑應(yīng)用領(lǐng)域的熱點話題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種水泥增強劑、制備 方法及其應(yīng)用，該增強劑加入到水泥中后能有效改善濕法白炭黑在水泥漿 中的自聚現(xiàn)象，改善新拌水泥漿的流變性能，促進水泥固化過程中C-S-H 的生成速度和數(shù)量，提高硬化水泥漿機械性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:

一種水泥增強劑，包括濕法白炭黑，在濕法白炭黑表面的羥基上接枝 氨基硅烷偶聯(lián)劑，其中一種的接枝方法為在濕法白炭黑表面的羥基上通過 羥基縮合接枝氨基硅烷偶聯(lián)劑；

具體的，所述接枝氨基硅烷偶聯(lián)劑后的濕法白炭黑的吸油值為2.48～ 2.92ml/g，接枝氨基硅烷偶聯(lián)劑后的濕法白炭黑表面的羥基數(shù)目為1.99～ 1.70mM·g^-1

更具體的，所述的氨基硅烷偶聯(lián)劑為含有一個或一個以上的氨基的硅 烷偶聯(lián)劑。

再具體的，所述的氨基硅烷偶聯(lián)劑包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ- 氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙 基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、 N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯 氨基甲基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和多氨基烷基三烷氧 基硅烷中的一種或兩種以上的混合物。

進一步的，所述的濕法白炭黑為粉煤灰經(jīng)化學過程濕法生產(chǎn)得到，濕 法白炭黑中SiO₂的質(zhì)量百分數(shù)≧99.5％,濕法白炭黑的顆粒粒徑為1.0～ 1.3um，濕法白炭黑的比表面積為180m²/g，濕法白炭黑的吸油值DBP為 2.3～2.4mL/g。

進一步的，制備原料包括濕法白炭黑、去離子水、氨基硅烷偶聯(lián)劑、 有機醇溶劑和陰離子表面活性劑，將制備原料混合后在70～80℃下反應(yīng) 3.5～4.5h，烘干即得水泥增強劑。

更進一步的，所述的制備原料的用量為：相對于100重量份的濕法白 炭黑，去離子水為500～1300份，氨基硅烷偶聯(lián)劑為1～15份，陰離子表 面活性劑為1～2份，有機醇溶劑2～30份。

具體的制備過程包括以下步驟：

(1)按配方用量，將濕法白炭黑分散于去離子水中形成反應(yīng)體系，在 反應(yīng)體系中加入陰離子表面活性劑；

(2)將硅烷偶聯(lián)劑溶解在有機醇溶劑中得到質(zhì)量濃度為1.0～2.5g/g的 氨基硅烷偶聯(lián)劑的有機醇溶液，向步驟(1)的反應(yīng)體系中滴加硅烷偶聯(lián)劑 的有機醇溶液得到混合溶液，滴加速度為4～7mL/min，硅烷偶聯(lián)劑醇溶液 與反應(yīng)體系的質(zhì)量比為5～7：4.5；

(3)步驟(2)中的混合溶液在70～80℃下反應(yīng)3.5～4.5h即得到改性濕 法白炭黑；改性濕法白炭黑在80℃下烘干即得水泥增強劑；