一種聚丙烯酰胺改性吸水樹脂混凝土內(nèi)部保養(yǎng)劑的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚丙烯酰胺改性吸水樹脂混凝土內(nèi)部保養(yǎng)劑的生產(chǎn)方法，其由丙烯酰胺、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、丙烯酸四種單體共聚而成。本發(fā)明還公開了一種帶有帶有空間網(wǎng)狀支鏈結(jié)構(gòu)保養(yǎng)劑的制備方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的保養(yǎng)劑具有用量少、保養(yǎng)效果明顯、無需外加水份、操作簡(jiǎn)單的性能特點(diǎn)。
【專利說明】一種聚丙烯酰胺改性吸水樹脂混凝土內(nèi)部保養(yǎng)劑的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混凝土添加劑，具體來說本發(fā)涉及到一種聚丙烯酰胺改性吸水樹脂用于混凝土的內(nèi)保養(yǎng)領(lǐng)域以及該保養(yǎng)劑的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚丙烯酰胺改性吸水樹脂是一類用途廣泛的高分子聚合物，可用作皮革等工業(yè)廢水的重金屬吸附劑、農(nóng)業(yè)上用于保水保肥劑、衛(wèi)生方面用于衛(wèi)生用品的吸水劑、防水和醫(yī)藥等領(lǐng)域。但在混凝土添加劑方面應(yīng)用非常之少，一般的混凝土養(yǎng)護(hù)起來非常麻煩，當(dāng)混凝土干結(jié)以后，外部保養(yǎng)的水份很難進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，從而造成混凝土的變形開裂。特別是高性能的混凝土具有較高的強(qiáng)度和高耐久性已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在建筑領(lǐng)域，水膠比較低，常常引起干燥而產(chǎn)生變形，收縮變形通常是由毛細(xì)孔相對(duì)濕度的降低造成的，控制混凝土的裂縫首先要控制混凝土的收縮變形，也就是提高混凝土內(nèi)部的含濕量。
[0003]本發(fā)明涉及的是一種在混凝土的內(nèi)部添加一種可以保持水份同時(shí)持續(xù)給混凝土供給水份的新材料，稱做聚丙烯酰胺改性吸水樹脂。將具有一定功能性的聚丙烯酰胺改性吸水樹脂作為一種新型的材料被加入到混凝土里，起到保養(yǎng)混凝土的目的。它可以吸收自身重量的30-40倍的水份，貯存起來，緩慢的釋放。飽和的聚合物凝膠對(duì)內(nèi)含有的水份具有吸附作用，可以阻止水份向外散失。當(dāng)溫度效應(yīng)產(chǎn)生遷移勢(shì)增大時(shí)水份會(huì)掙脫聚合物的吸附作用，由濕度高勢(shì)向低勢(shì)遷移， 從而降低遷移梯度，從而使混凝土內(nèi)部濕度分布均勻以減少濕差能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種聚丙烯酰胺改性吸水樹脂混凝土內(nèi)部保養(yǎng)劑的生產(chǎn)方法。該配方通過大量摸索研究，通過一種水溶液聚合方法制得的一種聚丙烯酰胺改性高吸水樹脂。通過優(yōu)化各單體組分配比，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種合成上述保養(yǎng)劑的方法。
[0005]本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
[0006]一種聚丙烯酰胺改性吸水樹脂混凝土內(nèi)部保養(yǎng)劑，其由丙烯酰胺、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、丙烯酸四種單體共聚而成，其中，四種單體的重量比依次對(duì)應(yīng)為(3-4):1:(1-1.5):1。
[0007]上述保養(yǎng)劑中，各單體與水的重量百分比組成為:
[0008](f) 20至30重量％的丙烯酰胺(AM)；
[0009](g) 5至8重量％的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)；
[0010](h) 10至20重量％的丙烯磺酸鈉；
[0011](i) 5至10重量％的丙烯酸；
[0012](j)余量為水。[0013]更優(yōu)選地是，各單體與水的重量百分比組成為:
[0014]丙烯酰胺(AM):20重量％ ；
[0015]N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA):5重量％ ；
[0016]丙烯磺酸鈉:20重量％ ；
[0017]丙烯酸:10重量
[0018]水:45%。[0019]其中，丙烯酰胺、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、丙烯酸四種單體共聚形成帶有空間網(wǎng)狀支鏈結(jié)構(gòu)的非水溶性聚合物。
[0020]其中，所述共聚物的吸水倍率為20-50。優(yōu)選為30-40。
[0021]其中，上述保養(yǎng)劑通過水溶液氧化還原催化劑法的方式共聚制的。
[0022]一種合成上述保養(yǎng)劑的方法，其包括如下步驟:
[0023](I)丙烯酰胺、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、丙烯酸四種單體按比例稱量并進(jìn)行混配；
[0024](2)將上述混配好的單體放入蒸餾水中進(jìn)行溶液的配制；
[0025](3)調(diào)節(jié)溶液的pH值和溫度，使溶液的pH值在6.5±0.5，所述溫度為10±1°C ；
[0026](4)通過水溶液氧化還原催化劑法產(chǎn)生自由基來使上述單體發(fā)生共聚聚合。
[0027]其中，所述水溶液氧化還原催化劑法產(chǎn)生自由基是指在保養(yǎng)劑的合成過程中，向配制好的單體溶液吹氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)15-20分鐘，然后向溶液中加入氧化還原催化劑產(chǎn)生自由基，從而使單體發(fā)生共聚聚合。
[0028]其中，對(duì)溶液吹氮?dú)庖猿ニ械娜芙庋?，然后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下加入催化劑，直到溶液變粘稠后停止吹氮?dú)?，將聚合釜密閉，誘發(fā)15-20分鐘，觀察是否有溫升，當(dāng)誘發(fā)期內(nèi)有2°C的溫升，視為引發(fā)成功，否則需要重新加入催化劑再次引發(fā)。
[0029]在保溫密閉條件下溫度由10±1°C升到85_95°C的最高溫后不再有升溫的跡象結(jié)束，并從這一刻開始記錄時(shí)間，保溫3小時(shí)。
[0030]本發(fā)明的引發(fā)起始溫度控制在5_20°C范圍之內(nèi)，優(yōu)選的起始溫度是10± I°C。pH值控制在6.0-7.0之間。
[0031]其中，pH堿性調(diào)解劑包括氫氧化鈉、碳酸鉀或氨水。pH酸性調(diào)節(jié)劑包括磷酸、硫酸、鹽酸或乙酸。
[0032]對(duì)于所述催化劑沒有特別限制。聚合催化劑的氧化劑為過硫酸鹽或過氧化物，例如過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、過氧化苯甲酰或叔丁基過氧化物。本發(fā)明中可以使用氧化劑與還原劑一起組成氧化還原體系，所述還原劑可為亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽如甲醛合次硫酸氫鈉、有機(jī)胺等。
[0033]偶氮化合物也是本發(fā)明優(yōu)選的催化劑之一，適用的典型偶氮化合物為偶氮二異丁腈(AZDN)、偶氮二異庚腈(V65)、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽(V50)等。
[0034]可以同時(shí)使用兩種或兩種以上上述催化劑，催化劑的量一般為單體的0.001-3%重量。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的保養(yǎng)劑適用于混凝土內(nèi)保養(yǎng)、無砟構(gòu)件的內(nèi)部保養(yǎng)，是一種保養(yǎng)效果明顯、無需外加水份、操作簡(jiǎn)單的聚丙烯酰胺改性吸水樹脂，它與水泥或混凝土進(jìn)行干混，在攪拌的時(shí)候加入適當(dāng)?shù)乃荩梢晕兆陨碇亓康?0-40倍的水份，并貯存起來，進(jìn)行緩慢的釋放。飽和的聚合物凝膠對(duì)內(nèi)含有的水份具有吸附作用，可以阻止水份向外散失。當(dāng)溫度效應(yīng)產(chǎn)生遷移勢(shì)增大時(shí)水份會(huì)掙脫聚合物的吸附作用，由濕度高勢(shì)向低勢(shì)遷移，從而降低遷移梯度，從而使混凝土內(nèi)部濕度分布均勻以減少濕差能力，起到保養(yǎng)的作用。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 以下根據(jù)具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的保養(yǎng)劑及其生產(chǎn)過程做詳細(xì)地說明，實(shí)施例僅為示例的目的，并不旨在對(duì)保護(hù)范圍進(jìn)行任何限定。
[0037]實(shí)施例1
[0038]在本實(shí)施例中，各單體與水的重量百分比為:AM:MBA:丙烯磺酸鈉:丙烯酸:7欠=20:5:20:10:45。
[0039]溶液的配制:在2000ml燒杯中加入蒸餾水450g，加入AM單體200g，MBA單體50g，加入丙烯磺酸鈉單體200g，加入丙烯酸單體100g，攪拌溶解30分鐘，在攪拌條件下緩慢加入中和劑(氫氧化鈉)至pH6.5±0.5。繼續(xù)攪拌溶液熟化30分鐘。
[0040]溶液的調(diào)整:根據(jù)熟化后的pH值范圍，利用氫氧化鈉(pH值堿性調(diào)節(jié)劑)或磷酸(pH值酸性調(diào)節(jié)劑)再次調(diào)節(jié)pH值到6.5±0.5，調(diào)節(jié)溫度10± 1°C。
[0041]溶液的聚合:吹氮?dú)獬?5-20分鐘，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下依次加入催化劑V651g / L，V500.1g / L，過硫酸銨0.08g/L,甲醛合次硫酸氫鈉0.08g/L，直至溶液增粘后停止吹氮?dú)?，誘發(fā)15-20分鐘，觀察是否有溫升，當(dāng)誘發(fā)期內(nèi)有2°C的溫升，視為引發(fā)成功，否則需要重新加入相同數(shù)量的催化劑再次引發(fā)，在保溫密閉條件下直至溫度由10土 1°C升到85-95°C的最高溫后不再有升溫的跡象結(jié)束，并從這一刻開始記錄時(shí)間，保溫3小時(shí)。
[0042]產(chǎn)品的后處理:將已聚合好的膠體進(jìn)行造粒，烘干，粉碎成30目，編號(hào)為X-1。
[0043]實(shí)施例2
[0044]各單體于水的重量百分比:AM:MBA:丙烯磺酸鈉:丙烯酸冰=30:8:20:10:32。
[0045]溶液的配制:在2000ml燒杯中加入蒸餾水320g，加入AM單體300g，MBA單體80g，加入丙烯磺酸鈉單體200g，加入丙烯酸單體100g，攪拌溶解30分鐘，在攪拌條件下緩慢加入中和劑(氫氧化鈉)至pH6.5±0.5。繼續(xù)攪拌溶液熟化30分鐘。
[0046]溶液的調(diào)整:根據(jù)熟化后的pH值范圍，利用氫氧化鈉(pH值堿性調(diào)節(jié)劑)或磷酸(pH值酸性調(diào)節(jié)劑)再次調(diào)節(jié)pH值到6.5±0.5，調(diào)節(jié)溫度10± 1°C。
[0047]溶液的聚合:吹氮?dú)獬?5-20分鐘，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下依次加入催化劑V651g / L，V500.1g / L，過硫酸銨0.08g / L，甲醛合次硫酸氫鈉0.08g / L，停止吹氮?dú)獠⒆贤鉄艄艽蜷_聚合釜密閉，誘發(fā)15-20分鐘，觀察是否有溫升，當(dāng)誘發(fā)期內(nèi)有2°C的溫升，視為引發(fā)成功，否則需要重新加入催化劑再次引發(fā)。在保溫密閉條件下直至溫度由10土1°C升到85-95°C的最高溫后不再有升溫的跡象結(jié)束，并從這一刻開始記錄時(shí)間，保溫3小時(shí)。
[0048]產(chǎn)品的后處理:將已聚合好的膠體進(jìn)行造粒，烘干，粉碎成30目，編號(hào)X-2。
[0049]實(shí)施例3
[0050]各單體于水的重量百分比:AM:MBA:丙烯磺酸鈉:丙烯酸冰=30:8:10:5:47。
[0051]溶液的配制:在2000ml燒杯中加入蒸餾水470g，加入AM單體300g，MBA單體80g，加入丙烯磺酸鈉單體100g，加入丙烯酸單體50g,攪拌溶解30分鐘,在攪拌條件下緩慢加入中和劑(氫氧化鈉)至PH6.5±0.5。繼續(xù)攪拌溶液熟化30分鐘。
[0052]溶液的調(diào)整:根據(jù)熟化后的pH值范圍，利用氫氧化鈉(pH值堿性調(diào)節(jié)劑)或磷酸(pH值酸性調(diào)節(jié)劑)再次調(diào)節(jié)pH值到6.5±0.5，調(diào)節(jié)溫度10± 1°C。
[0053]溶液的聚合:吹氮?dú)獬?5-20分鐘，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下依次加入催化劑V651.5g /L,V500.3g / L，過硫酸銨0.1g / L，甲醛合次硫酸氫鈉0.1g / L，停止吹氮?dú)獠⒆贤鉄艄艽蜷_聚合釜密閉，誘發(fā)15-20分鐘，觀察是否有溫升，當(dāng)誘發(fā)期內(nèi)有2°C的溫升，視為引發(fā)成功，否則需要重新加入相同數(shù)量的催化劑再次引發(fā)，在保溫密閉條件下直至溫度由10±1°C升到85-95°C的最高溫后不再有升溫的跡象結(jié)束，并從這一刻開始記錄時(shí)間，保溫3小時(shí)。 [0054]產(chǎn)品的后處理:將已聚合好的膠體進(jìn)行造粒，烘干，粉碎成30目，編號(hào)為X-3。
[0055]實(shí)施例4
[0056]各單體于水的重量百分比:AM:MBA:丙烯磺酸鈉:丙烯酸冰=20:5:10:5:60。
[0057]溶液的配制:在2000ml燒杯中加入蒸餾水600g，加入AM單體200g，MBA單體50g，加入丙烯磺酸鈉單體100g，加入丙烯酸單體50g,攪拌溶解30分鐘,在攪拌條件下緩慢加入中和劑(氫氧化鈉)至pH6.5±0.5。繼續(xù)攪拌溶液熟化30分鐘。
[0058]溶液的調(diào)整:根據(jù)熟化后的pH值范圍，利用氫氧化鈉(pH值堿性調(diào)節(jié)劑)或磷酸(pH值酸性調(diào)節(jié)劑)再次調(diào)節(jié)pH值到6.5±0.5，調(diào)節(jié)溫度10± 1°C。
[0059]溶液的聚合:吹氮?dú)獬?5-20分鐘，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下依次加入催化劑V650.5g /L，V500.05g / L，過硫酸銨0.15g/L，甲醛合次硫酸氫鈉0.15g / L，停止吹氮?dú)獠⒆贤鉄艄艽蜷_聚合釜密閉，誘發(fā)15-20分鐘，觀察是否有溫升，當(dāng)誘發(fā)期內(nèi)有2°C的溫升，視為引發(fā)成功，否則需要重新加入催化劑再次引發(fā)。在保溫密閉條件下直至溫度由10土1°C升到85-95°C的最高溫后不再有升溫的跡象結(jié)束，并從這一刻開始記錄時(shí)間，保溫3小時(shí)。
[0060]產(chǎn)品的后處理:將已聚合好的膠體進(jìn)行造粒，烘干，粉碎成30目，編號(hào)X-4。
[0061]對(duì)上述實(shí)施例主要聚合催化劑配方匯總(如表1)。
[0062]表1
[0063]
【權(quán)利要求】
1.一種聚丙烯酰胺改性吸水樹脂混凝土內(nèi)部保養(yǎng)劑，其由丙烯酰胺、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、丙烯酸四種單體共聚而成，其中，四種單體的重量比依次對(duì)應(yīng)為(3-4):1:(1-1.5):1，所述保養(yǎng)劑通過水溶液氧化還原催化劑法的方式共聚制的。
2.如權(quán)利要求1所述的保養(yǎng)劑，其中，各單體與水的重量百分比組成為: (a)20至30重量％的丙烯酰胺(AM)； (b)5至8重量％的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)； (c)10至20重量％的丙烯磺酸鈉； (d)5至10重量％的丙烯酸； (e)余量為水。
3.如權(quán)利要求1或2所述的保養(yǎng)劑，其中，丙烯酰胺、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、丙烯酸四種單體共聚形成帶有空間網(wǎng)狀支鏈結(jié)構(gòu)的非水溶性聚合物。
4.如權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的保養(yǎng)劑，其中，所述共聚物的吸水倍率為20-50。優(yōu)選為30-40。
5.一種合成權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)述保養(yǎng)劑的方法，其包括如下步驟: (1)丙烯酰胺、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、丙烯酸四種單體按比例稱量并進(jìn)行混配； (2)將上述混配好的單體放入蒸餾水中進(jìn)行溶液的配制； (3)調(diào)節(jié)溶液的pH值和溫度，使溶液的pH值在6.5±0.5，所述溫度為10±1°C ； (4)通過水溶液氧化還原催化劑法產(chǎn)生自由基來使上述單體發(fā)生共聚聚合。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述水溶液氧化還原催化劑法產(chǎn)生自由基是指在保養(yǎng)劑的合成過程中，向配制好的單體溶液吹氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)15-20分鐘，然后向溶液中加入氧化還原催化劑產(chǎn)生自由基，從而使單體發(fā)生共聚聚合。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，對(duì)溶液吹氮?dú)庖猿ニ械娜芙庋酰缓笤诘獨(dú)獾谋Ｗo(hù)下加入催化劑，直到溶液變粘稠后停止吹氮?dú)?，將聚合釜密閉，誘發(fā)15-20分鐘，觀察是否有溫升，當(dāng)誘發(fā)期內(nèi)有2°C的溫升，視為引發(fā)成功，否則需要重新加入催化劑再次引發(fā)。
8.如權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的方法，其中，在引發(fā)后，于密閉保溫條件下溫度由10±1°C升到85-95°C的最高溫后不再有升溫的跡象，此時(shí)開始記錄時(shí)間，保溫3小時(shí)。
9.如權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述催化劑為氧化劑與還原劑組成的氧化還原體系，氧化劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、過氧化苯甲?；蚴宥』^氧化物，所述還原劑為亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽或有機(jī)胺。
10.如權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的方法，其中，催化劑為偶氮二異丁腈(AZDN)、偶氮二異庚腈(V65)或偶氮二異丁基脒鹽酸鹽(V50)，催化劑的量為單體的0.001-3%重量。
【文檔編號(hào)】C04B24/26GK103641952SQ201310688522
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】唐富剛, 郝春玲, 趙志會(huì), 穆巍 申請(qǐng)人:北京希濤技術(shù)開發(fā)有限公司