一種醇胺類早強劑及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種醇胺類早強劑及其制備方法和應(yīng)用。所述早強劑的主要成分為二乙醇單丙二醇胺，所述二乙醇單丙二醇胺的分子結(jié)構(gòu)如式（Ⅰ）所示。本發(fā)明以二乙醇胺和環(huán)氧丙醇在溶劑中反應(yīng)而得，制備方法簡單，條件溫和，不需要分離處理。所得早強劑具有優(yōu)良的早強性能，而且其與聚羧酸減水劑和無機鹽早強劑還具有良好的適配性，早強性能優(yōu)于常用的三乙醇胺、二乙醇單異丙醇胺等醇胺早強劑。（Ⅰ）。
【專利說明】
一種醇胺類早強劑及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及水泥/混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種醇胺類早強劑及其 制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥/混凝土早強劑是一類能加速水泥水化速度、促進水泥/混凝土早期強度發(fā)展 的外加劑。在預制構(gòu)件及蒸養(yǎng)混凝土、道路橋梁及其翻新補強等許多水泥/混凝土工程中， 早強劑的應(yīng)用具有重要意義。對于預制構(gòu)件和蒸養(yǎng)混凝土，使用早強劑可顯著縮短生產(chǎn)周 期，提高生產(chǎn)效率;在道路橋梁及其翻新補強工程中應(yīng)用早強劑可縮短工期，使道路和橋梁 能早日開通，帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
[0003] 常用的早強劑包括無機和有機兩大類。（1)無機早強劑包括強電解質(zhì)無機鹽和一 些強堿性的無機化合物，如硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、堿金屬氫氧化物、堿金屬碳酸鹽、堿 金屬硅酸鹽、堿金屬與堿土金屬鹵化物等，無機類早強劑一般用量較大，還可能影響混凝土 的后期強度和耐久性；（2)有機類早強劑包括有機醇胺、尿素和羧酸鹽等，其中有機醇胺類 早強劑廣受關(guān)注，與無機早強劑相比，用量少(通常用量為水泥的萬分之幾）、適應(yīng)溫度范圍 寬(從-5°C~90°C均可起到早強作用）、對鋼筋無腐蝕、不影響后期強度。
[0004] 目前最常使用的有機醇胺類早強劑包括三乙醇胺、三異丙醇胺、二乙醇單異丙醇 胺以及乙二胺與環(huán)氧乙烷的加成產(chǎn)物等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是彌補現(xiàn)有技術(shù)不足尤其是有機醇胺類早強劑的技術(shù) 不足，提供一種新的醇胺類早強劑。含二乙醇單丙二醇胺的早強劑。
[0006] 本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供所述早強劑的制備方法。
[0007] 本發(fā)明還一要解決的技術(shù)問題是提供所述早強劑的應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0009] 提供一種醇胺類早強劑，所述早強劑的主要成分為二乙醇單丙二醇胺，所述二乙 醇單丙二醇胺的分子結(jié)構(gòu)如式(I)所示：
[0011]本發(fā)明同時提供所述早強劑的制備方法，是由二乙醇胺和環(huán)氧丙醇在溶劑中反應(yīng) 而得，其基本反應(yīng)可示意如下：
[0013] 具體地，是將二乙醇胺和環(huán)氧丙醇按一定比例加入溶劑中，維持在一定溫度下反 應(yīng)一定時間后，蒸餾除去溶劑即得所述醇胺類早強劑。
[0014] 優(yōu)選地，所述溶劑為異丙醇。
[0015] 優(yōu)選地，所述二乙醇胺和環(huán)氧丙醇的比例(摩爾比）為1~1.2:1。
[0016] 優(yōu)選地，所述反應(yīng)的溫度為40~50 °C。
[0017] 優(yōu)選地，所述反應(yīng)的溫度通過控制環(huán)氧丙醇的滴加速度進行控制。
[0018] 進一步地，所述制備方法包括以下步驟：
[0019] S1.將二乙醇胺和異丙醇置于反應(yīng)容器中，攪拌條件下，按一定比例滴加環(huán)氧丙 醇，控制環(huán)氧丙醇的滴加速度使反應(yīng)溫度介于40~50°C;
[0020] S2.環(huán)氧丙醇滴加完成后，繼續(xù)于40~50°C保溫反應(yīng)1~1.5h;
[0021] S3.步驟S2保溫反應(yīng)完成后，蒸餾除去異丙醇溶劑得到所述早強劑。
[0022] 優(yōu)選地，步驟S1所述二乙醇胺和環(huán)氧丙醇的比例(摩爾比）為1~1.2:1。
[0023] 優(yōu)選地，步驟S2所述保溫反應(yīng)的溫度為50°C，保溫反應(yīng)的時間為lh。
[0024]本發(fā)明同時提供所述化合物二乙醇單丙二醇胺作為一種新的醇胺類水泥/混凝土 早強劑的應(yīng)用。
[0025]在其應(yīng)用方面，其增強性能優(yōu)于二乙醇單異丙醇胺和三乙醇胺，且將其與聚羧酸 減水劑和/或無機鹽早強劑聯(lián)合應(yīng)用時，具有良好的適配性。
[0026]本發(fā)明的有益效果：
[0027] 本發(fā)明提供了一種新的醇胺類早強劑，具有優(yōu)良的早強劑性能。本發(fā)明科學設(shè)計 了所述早強劑的合成方法，使得產(chǎn)物中含二乙醇單丙二醇胺，其分子結(jié)構(gòu)中除一般的醇胺 結(jié)構(gòu)外，還含有丙二醇結(jié)構(gòu)，在混凝土應(yīng)用中，該結(jié)構(gòu)具有減縮效果，可以減少混凝土固化 過程中的收縮，從而提高混凝土強度。當其應(yīng)用作為早強劑時，比現(xiàn)有常見的醇胺早強劑 (如三乙醇胺、二乙醇單異丙醇胺等)對混凝土強度的提高更有優(yōu)勢。因此，本發(fā)明同時提供 所述化合物二乙醇單丙二醇胺作為一種新的醇胺類水泥/混凝土早強劑的應(yīng)用。進一步地， 在其應(yīng)用方面，將二乙醇單丙二醇胺與聚羧酸減水劑和/或無機鹽早強劑聯(lián)合應(yīng)用時，具有 良好的適配性。
[0028] 本發(fā)明同時提供了所述早強劑的制備方法，成功獲得一種新的早強劑。本發(fā)明制 備方法操作簡單，不涉及產(chǎn)物分離提純，容易實現(xiàn)。經(jīng)大量試驗總結(jié)，即使產(chǎn)品中含有少量 的環(huán)氧丙醇開環(huán)聚合產(chǎn)物以及未反應(yīng)的二乙醇胺，本發(fā)明反應(yīng)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物環(huán)氧丙醇開 環(huán)聚合產(chǎn)物以及未反應(yīng)的二乙醇胺具有一定的早強或增強作用，不需要分離提純，條件溫 和，步驟明確，反應(yīng)時間短，簡單易行。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明。下述實施例僅用于示例性說明，不能理 解為對本發(fā)明的限制。除非特別說明，下述實施例中使用的試劑為常規(guī)市購或商業(yè)途徑獲 得的試劑，除非特別說明，下述實施例中使用的方法和設(shè)備為本領(lǐng)域常規(guī)使用的方法和設(shè) 備。
[0030] 實施例1
[0031] 于反應(yīng)容器中加入50mL異丙醇和21g二乙醇胺，在攪拌下滴加14.8g環(huán)氧丙醇（二 乙醇胺與環(huán)氧丙醇摩爾比為1:1)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，控制環(huán)氧丙醇滴加速度使反應(yīng)溫度介 于40~50°C，環(huán)氧丙醇滴完后繼續(xù)在50°C下反應(yīng)lh，蒸餾除去異丙醇溶劑得產(chǎn)物。
[0032] 實施例2
[0033] 于反應(yīng)容器中加入50mL異丙醇和25.2g二乙醇胺，在攪拌下滴加14.8g環(huán)氧丙醇 (二乙醇胺與環(huán)氧丙醇摩爾比為1.2:1)，控制環(huán)氧丙醇滴加速度使反應(yīng)溫度介于40~50°C， 環(huán)氧丙醇滴完后繼續(xù)在50°C下反應(yīng)lh，蒸餾除去異丙醇溶劑得產(chǎn)物。
[0034] 實施例3
[0035] 于反應(yīng)容器中加入50mL異丙醇和23. lg二乙醇胺，在攪拌下滴加14.8g環(huán)氧丙醇 (二乙醇胺與環(huán)氧丙醇摩爾比為1.1:1)，控制環(huán)氧丙醇滴加速度使反應(yīng)溫度介于40~50°C， 環(huán)氧丙醇滴完后繼續(xù)在50°C下反應(yīng)lh，蒸餾除去異丙醇溶劑得產(chǎn)物。
[0036] 實施例4
[0037]檢測實施例1、2、3所得產(chǎn)物可知，所得產(chǎn)物含二乙醇單丙二醇胺，其結(jié)構(gòu)式為：
[0039] 反應(yīng)產(chǎn)物中會含有少量的環(huán)氧丙醇開環(huán)聚合產(chǎn)物以及未反應(yīng)的二乙醇胺，無需分 離。
[0040] 為了說明本發(fā)明醇胺早強劑的優(yōu)勢，將本實施例1、2或3任一所得早強劑與市售的 常用早強劑二乙醇單異丙醇胺作膠砂對比實驗，膠砂組成和實驗結(jié)果請見表1。
[0041] 表1實施例1、2、3所得產(chǎn)物與二乙醇單異丙醇胺的膠砂實驗對比結(jié)果
[0043] *水泥:粵秀P · 0 42.5R;**對比例1:二乙醇單異丙醇胺
[0044]由表1可見，本發(fā)明早強劑與常用的二乙醇單異丙醇胺相比，具有稍許的減水功 能，配制相似流動度砂漿的用水量稍少，成型后3d和7d的抗壓強度明顯更高，說明本發(fā)明實 施例1所得的醇胺早強劑性能優(yōu)于二乙醇單異丙醇胺。
[0045]大量文獻報道，醇胺類早強劑與無機鹽類早強劑復合使用常顯現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，特 別是與聚羧酸減水劑配合使用時，效果更為顯著。為了考察本發(fā)明早強劑與無機鹽早強劑 以及聚羧酸減水劑的復合使用效果，將實施例1、2、3中任一早強劑與市售常用的醇胺早強 劑三乙醇胺分別與無機鹽早強劑溴化鉀和硝酸鍶以及聚羧酸減水劑復合作膠砂對比實驗， 膠砂組成和實驗結(jié)果見表2。
[0046]表2實施例1、2、3與三乙醇胺的膠砂實驗對比結(jié)果
[0048] *水泥:粵秀P · 0 42.5R;減水劑：東莞富盛實業(yè)有限公司聚羧酸減水劑2440,稀釋 為10%使用;***對比例4復合早強劑:溴化鉀:硝酸鍶:三乙醇胺:水=12.5: 25:3:160;本發(fā) 明產(chǎn)品:溴化鉀:硝酸鍶:實施例1、2、3任一例早強劑:水=12.5:25:3:160。
[0049]由表2可見，與三乙醇胺相比（對比例4)，本發(fā)明醇胺早強劑配制的砂漿流動度略 低，但比與單用聚羧酸減水劑(對比例3)相比，在少用5g水的情況下流動度相似;從成型的 坯體強度看，本發(fā)明實施例2配制的砂漿強度不管是3d還是7d的抗壓強度都最高?？梢姳景l(fā) 明醇胺早強劑與聚羧酸減水劑和無機鹽早強劑具有良好的適配性，增強性能優(yōu)于三乙醇 胺。
【主權(quán)項】
1. 一種醇胺類早強劑，其特征在于，所述早強劑的主要成分為二乙醇單丙二醇胺，所述 二乙醇單丙二醇胺的分子結(jié)構(gòu)如式(I)所示：2. 權(quán)利要求1所述醇胺類早強劑作為水泥/混凝土早強劑的應(yīng)用。3. 權(quán)利要求1所述醇胺類早強劑的制備方法，其特征在于，是將二乙醇胺和環(huán)氧丙醇在 溶劑中反應(yīng)，蒸餾除去溶劑即得。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述醇胺類早強劑的制備方法，其特征在于，所述溶劑為異丙醇。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述醇胺類早強劑的制備方法，其特征在于，所述二乙醇胺和環(huán)氧丙 醇的摩爾比例為1~1.2:1。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述醇胺類早強劑的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)的溫度為40~ 5(TC〇7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述醇胺類早強劑的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)的溫度通過控 制環(huán)氧丙醇的滴加速度進行控制。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述醇胺類早強劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下 步驟：51. 將二乙醇胺和異丙醇置于反應(yīng)容器中，攪拌條件下，按一定比例滴加環(huán)氧丙醇，控 制環(huán)氧丙醇的滴加速度使反應(yīng)溫度介于40~50°C ;52. 環(huán)氧丙醇滴加完成后，繼續(xù)于40~50 °C保溫反應(yīng)1~1.5h;53. 步驟S2保溫反應(yīng)完成后，蒸餾除去異丙醇溶劑得到所述早強劑。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述醇胺類早強劑的制備方法，其特征在于，步驟S1所述二乙醇胺和 環(huán)氧丙醇的摩爾比例為1~1.2:1;步驟S2所述保溫反應(yīng)的溫度為50°C，保溫反應(yīng)的時間為1 h〇10. 權(quán)利要求3至9任一項所述制備方法制備得到的醇胺類早強劑作為水泥/混凝土早 強劑的應(yīng)用。
【文檔編號】C07C215/12GK106045362SQ201610392181
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】梁暉, 盧江, 徐文烈, 潘亞宏, 梁登泰
【申請人】中山大學, 廣州尊創(chuàng)晉業(yè)新材料科技有限公司