[發明專利]一種誘導礦化劑及其在誘導礦化促進再生微粉固碳中的應用

有效

• 申請號: 202211052590.3
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115433337B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 王存;詹炳根;楊永敢;余其俊;丁運生;董曉宇;劉洋;熊科興;張雪敏;周耀宗
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/12;C08G18/08;C08G18/32;C08G18/34;C04B24/28;C04B20/02;C04B18/167
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發明公開了一種誘導礦化劑及其在誘導礦化促進再生微粉固碳中的應用，利用水性聚氨酯軟硬段可調節范圍廣、分子設計剪裁性強的優點，將含有誘導吸附功能基團的單體通過共聚反應接在其分子鏈上，以獲得水性聚氨酯基誘導礦化劑。使用本發明誘導礦化劑對再生微粉進行處理，利用誘導礦化劑誘導吸附再生微粉表面鈣離子與碳酸根離子的特性，促進再生微粉快速礦化，實現二氧化碳的高效吸收和固定，達到固體廢棄物的資源利用與固碳的目的。

技術領域

本發明屬于廢棄混凝土再生微粉應用領域和溫室氣體二氧化碳的吸收固定技術領域，具體涉及一種誘導礦化劑及其在誘導礦化促進再生微粉固碳中的應用。

背景技術

近年來，大氣中二氧化碳的濃度增加，導致溫室效應逐漸增強，引起的氣候變化，嚴重影響了人類的生存和發展。有效地減少二氧化碳的排放以及高效率低成本固定二氧化碳已經成為了解決溫室效應的主要途徑。

在固碳技術中，利用廢棄混凝土再生微粉是一種有發展前景的技術。廢棄混凝土破碎過程中產生的再生微粉主要由C-S-H凝膠，氫氧化鈣和未水化的熟料等組成，這些物質都具備吸收二氧化碳的能力，生成性能穩定的碳酸鈣等物質，可實現二氧化碳的永久固定，同時礦化可改善再生微粉的性能，提高其品質。非專利文獻FangY,ChangJ.Microstructure?changes?ofwaste?hydrated?cementpaste?inducedby?acceleratedcarbonation[J].ConstructionBuilding?Materials,2015,76(feb.1):360-365.中將再生微粉在高濃度CO₂和高壓環境(99.9wt％，0.2MPa)下進行礦化，該方法所需的礦化固碳環境能耗過大，需要高壓和高濃度二氧化碳環境，礦化固碳條件苛刻，在實際工業應用中難于滿足。中國專利CN112125541B公開了一種濕法碳化活化廢舊混凝土再生微粉的方法及再生微粉的應用，該方法將再生微粉與水形成混合漿液，于所述混合漿液內持續通入含有二氧化碳的工業廢氣，通過礦化得到活性較高的再生微粉。該專利中，需要大量的水進行混合形成二氧化碳與水的對流，同時需要維持不斷攪拌，能耗過大，操作繁瑣，捕集和固定二氧化碳的效率低。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中再生微粉礦化固碳條件苛刻、成本高和礦化固碳速率慢等技術問題，提出了一種誘導礦化劑及其在誘導礦化促進再生微粉固碳中的應用。

本發明誘導礦化劑，是利用水性聚氨酯軟硬段可調節范圍廣、分子設計剪裁性強的優點，將含有誘導吸附功能基團的單體通過共聚反應接在其分子鏈上，以獲得水性聚氨酯基誘導礦化劑。

具體是以羥基單體、礦化功能單體和二異氰酸酯單體在80℃下進行預聚反應4h，加入擴鏈劑進行擴鏈反應2h獲得聚氨酯預聚體后，降溫至室溫再與含有羧基的成鹽劑進行反應30min，經中和乳化得到水性聚氨酯乳液，即為水性聚氨酯基誘導礦化劑。

所述羥基單體為分子量200～2000的聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一種或幾種的混合物。

所述礦化功能單體為含有可吸附CO₂的功能基團的有機物；所述可吸附CO₂的功能基團為叔胺基、胍基或脒基，如N,N-二甲基-N',N'-二(2-羥丙基)-1,3-丙二胺(DPA)。

所述二異氰酸酯單體為六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯中的一種或幾種的混合物。

所述含有羧基的成鹽劑為2,2-二羥甲基丙酸或2,2-二羥甲基丁酸，按羧基與叔胺基團摩爾比1：1添加。

所述擴鏈劑為1,4-丁二醇(BDO)。

所述羥基單體與二異氰酸酯單體的質量比為1～3:1，所述礦化功能單體與二異氰酸酯單體的質量比為0.06～0.40:1，所述擴鏈劑與二異氰酸酯單體的質量比為0.02～0.2:1。