[發明專利]一種硅烷醚類表面活性劑修飾的硅灰及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711248942.1
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107857498B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 黃健;王新;馬保國;戴紹斌;江奇
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C07F7/18
• 分類號: C07F7/18;C04B20/02;C04B18/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;官群

本發明涉及一種硅烷醚類表面活性劑修飾的硅灰及其制備方法和應用，所述硅烷醚類表面活性劑分子結構式如下：其中a、b均為不為零的整數，n為10～20之間的整數。所提供的硅烷醚類表面活性劑修飾的硅灰分散性好，作為外加劑加入混凝土中使所得混凝土強度高、流動性好，并且具有良好的穩定性，因而可用于3D打印領域。

技術領域

本發明屬于水泥混凝土摻合劑技術領域，涉及一種硅烷醚類表面活性劑修飾的硅灰及其制備方法和應用。

背景技術

硅灰是硅鐵合金廠用高純度石英冶煉金屬硅或硅鐵合金時從煙塵中收集的硅氧化合物粉末，其主要成分為二氧化硅。其形成過程中受表面張力的作用，得到非結晶相無定形圓球狀顆粒，且表面較為光滑。硅灰摻入其他物料時，微小的球狀體可以起到潤滑的作用，實現滾珠效應，提高水和骨料、膠凝材料(如水泥和石膏)顆粒之間的流動性等，起到減水、增強、增加體密、提高抗折耐壓強度的作用，從而大幅提高產品材料的使用壽命與耐酸、堿侵蝕性，并且可以減少膠凝材料的加入量。由于具有以上優點，硅灰已被廣泛應用于耐火材料、陶瓷、橡膠、水泥、混凝土、灌漿料、外墻保溫以及砂漿與道路橋梁等行業中。2012年中國建材聯合會混凝土外加劑分會第十三次會員代表大會公開了硅灰的特性與其在水泥基材料中的特殊功效：硅灰具有降低粘度、提高屈服值、提高混凝土拌合物穩定性、降低對原材料變異和配料誤差的敏感性的功效，同時兼有提高粘聚性、減少泌水、助泵、提高抗滲性、強度和耐久性的功能，并且低摻量(5％以下)時有物理減少作用。但是未經處理的硅灰由于顆粒的平均粒徑在微米級，比表面積非常大，易于粘連和團聚，從而導致混凝土太粘而難以施工。因此，研究分散性良好、加入混凝土中能夠使所得混凝土滿足工業化生產性能的功能化硅灰，對硅灰的推廣具有重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種硅烷醚類表面活性劑修飾的硅灰及其制備方法和應用，所提供的硅烷醚類表面活性劑修飾的硅灰分散性好，作為無機摻合料加入混凝土中使所得混凝土強度高、流動性好，并且具有良好的穩定性，因而可用于3D打印領域。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是：

提供一種硅烷醚類表面活性劑修飾的硅灰，所述硅烷醚類表面活性劑分子結構式如下：

其中a為18～8之間的整數，b為12～40之間的整數，n為10～20之間的整數。

本發明還提供上述硅烷醚類表面活性劑修飾的硅灰的制備方法，具體步驟如下：

1)在25～40℃下，將異戊烯醇聚氧乙烯醚溶于水，調節pH值為5～6，攪拌均勻得到異戊烯醇聚氧乙烯醚溶液；

2)在25～40℃下，將乙烯基三乙氧基硅烷溶于水，調節pH值為5～6，攪拌均勻得到乙烯基三乙氧基硅烷溶液；

3)向步驟1)所得異戊烯醇聚氧乙烯醚溶液中加入引發劑，向反應體系中滴加步驟2)所得乙烯基三乙氧基硅烷溶液，同時滴加抗壞血酸和鏈轉移劑的混合溶液，在25～40℃下滴加反應3～4小時，得到含硅烷醚類表面活性劑的混合液；

4)將步驟3)所得含硅烷醚類表面活性劑的混合液用無水乙醇稀釋，調節pH值為5～6，然后與表面羥基化處理的硅灰混合，在25～45℃下超聲分散0.5～1h，再攪拌反應6～12h，再經離心分離、洗滌、干燥得到硅烷醚類表面活性劑修飾的硅灰。

優選的是，步驟1)所述異戊烯醇聚氧乙烯醚溶液的濃度為1.5～3.5mol/L。

優選的是，步驟2)所述乙烯基三乙氧基硅烷溶液的濃度為9～36mol/L。

優選的是，步驟3)中異戊烯醇聚氧乙烯醚與乙烯基三乙氧基硅烷的摩爾比為1：1～4。

優選的是，步驟3)所述引發劑為濃度為25～28％的雙氧水溶液。