[發(fā)明專利]棉稈木質(zhì)素基引氣劑及其制備方法和應用

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• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111138109A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設計）人: 買買提江·依米提;亞爾艾力·艾麥爾;侯公伯;何明宇
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: C04B24/18
• 分類號: C04B24/18;C04B103/30
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 周星瑩;湯潔

本發(fā)明涉及混凝土外加劑技術領域，是一種棉稈木質(zhì)素基引氣劑及其制備方法和應用，前者原料按重量份數(shù)計包括棉稈木質(zhì)素、亞硫酸鈉、氫氧化鈉溶液，按照下述步驟得到：將上述三者混合并攪拌均勻，得到棉稈木質(zhì)素混合溶液加熱，得到反應產(chǎn)物；將反應產(chǎn)物冷卻至室溫后，用鹽酸溶液中和反應產(chǎn)物進行抽濾，得到的抽濾液用陰陽離子交換樹脂純化，純化液再用氫氧化鈉溶液中和，得到棉稈木質(zhì)素磺酸鈉真空干燥，得到棉稈木質(zhì)素基引氣劑。本發(fā)明充分利用農(nóng)業(yè)廢棄物棉稈生產(chǎn)經(jīng)濟環(huán)保的混凝土引氣劑，原料來源廣泛，成本較低，綠色環(huán)保，且棉稈木質(zhì)素基引氣劑作為混凝土外加劑，可以將含氣量提高至5%至10%，力學性能保持不變。

技術領域

本發(fā)明涉及混凝土外加劑技術領域，是一種棉稈木質(zhì)素基引氣劑及其制備方法和應用。

背景技術

混凝土被廣泛的應用于房屋、橋梁、公路等工程中，但是大部分混凝土工程都在高寒地區(qū)未達到設計使用壽命之前就失效，其主要原因是在高寒氣候下，混凝土受到頻繁凍融的影響，導致材料出現(xiàn)裂縫而被破壞。提高混凝土的抗凍性能，目前最廣泛的在混凝土中摻入引氣劑，引氣劑是一種可以使混凝土在攪拌過程中產(chǎn)生大量均勻、穩(wěn)定、封閉的微小氣泡的外加劑。這些氣泡可以有效提高混凝土的易和性、抗凍性和抗?jié)B性。在混凝中摻入引氣劑可以改善混凝土的孔結(jié)構，大幅度提高混凝土的耐久性。

引氣劑是建筑史上一次偉大的發(fā)明，混凝土在室外的使用壽命從此被延長。引氣劑發(fā)明于20世紀30年代，當時為了提高北美的公路使用年限。北美氣候寒冷，路面長期暴露在寒冷潮濕的環(huán)境下，并且每逢冬季都要撒防冰鹽，導致路面的開裂。當時發(fā)現(xiàn)摻入松香樹脂的混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生氣泡，使其耐久性更好。此后，引氣劑開始在美國推廣使用。1942年美國首先制定引氣混凝土工程規(guī)范，之后引氣劑在公路、堤壩、橋梁等工程上廣泛使用。我國對引氣劑的重視在近年來也有大幅度提高，1958年動工的青藏鐵路，1974年動工的葛洲壩水利樞紐工程，1994年動工的三峽水利樞紐工程等大型混凝土工程均摻用了引氣劑。引氣劑的摻入有效的改善了主體工程常規(guī)混凝土及高流態(tài)、抗沖磨、鋼纖維、泵送等特種混凝土的和易性，減少了混凝土的離析，提高了混凝土的抗?jié)B性、抗凍性，滿足了大體積混凝土的耐久性要求，取得了很好的社會經(jīng)濟效益。我國市面上的引氣劑主要分為松香樹脂類、烷基苯磺酸鹽類、脂肪醇類、皂莢苷類和木質(zhì)素磺酸鹽類。這些引氣劑效果參差不齊，并且價格昂貴。傳統(tǒng)的木質(zhì)素磺酸鹽是從造紙廢液中提取而來，純度不高，表面活性較差，生產(chǎn)的木質(zhì)素磺酸鈉引氣劑效果不好。

棉花是世界上重要的農(nóng)作物之一，而棉稈又是棉花產(chǎn)業(yè)鏈中的主要副產(chǎn)物。棉稈作為一種重要的木質(zhì)纖維生物質(zhì)資源，具有較高的開發(fā)價值及廣闊的發(fā)展空間。中國的棉花產(chǎn)量位居世界第一，中國每年可收集棉花秸稈資源量超過2500萬噸，是一類“取之不盡、用之不竭”的生物基再生資源。將棉稈轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)品，不僅可以使農(nóng)民增收，而且解決了秸稈焚燒、還田造成的污染和病蟲害問題，進而促進我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村的發(fā)展，保障我國的社會與經(jīng)濟繁榮發(fā)展。木質(zhì)素是自然界中僅次于纖維素的含量最豐富和唯一具有芳香結(jié)構的天然高分子化合物，在棉花秸稈中約占植物體成分的15%至20%。木質(zhì)素分子結(jié)構中存在著芳香基、酚羥基、醇羥基、羰基、甲氧基、羧基、共軛雙鍵等活性基團，其中酚羥基和醇羥基具有反應性、粘結(jié)性及抗氧化性能，可以代替化石資源應用于樹脂材料合成原料、塑料助劑以及混凝土外加劑等領域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種棉稈木質(zhì)素基引氣劑及其制備方法和應用，克服了上述現(xiàn)有技術之不足，其能有效解決現(xiàn)有木質(zhì)素基引氣劑存在引氣劑純度不高、引氣效果不好的問題。

本發(fā)明的技術方案之一是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種棉稈木質(zhì)素基引氣劑，原料按重量份數(shù)計包括棉稈木質(zhì)素5份，亞硫酸鈉1份至10份、氫氧化鈉溶液50份至100份。

下面是對上述發(fā)明技術方案之一的進一步優(yōu)化或/和改進：