一种陶瓷纤维复合磺化聚苯乙烯减水剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种陶瓷纤维复合磺化聚苯乙烯减水剂的制备方法，属于减水剂制备领域。
【背景技术】
[0002]减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。随着经济的发展和社会的进步，人们对建筑提出的要求越来越多，使得混凝土外加剂逐渐成为工程上不可或缺的建材之一。
[0003]根据减水剂减水及增强能力，分为普通减水剂(又称塑化剂，减水率不小于8%，以木质素磺酸盐类为代表)、高效减水剂(又称超塑化剂，减水率不小于14%，包括萘系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系等)和高性能减水剂(减水率不小于25%，以聚羧酸系减水剂为代表)，并又分别分为早强型、标准型和缓凝型。按组成材料分为:木质素磺酸盐类、多环芳香族盐类、水溶性树脂磺酸盐类。萘系高效减水剂，脂肪族高效减水剂，氨基高效减水剂，聚羧酸高性能减水剂等。按化学成分组成通常分为:木质素磺酸盐类减水剂类，萘系高效减水剂类，三聚氰胺系高效减水剂类，氨基磺酸盐系高效减水剂类，脂肪酸系高减水剂类，聚羧酸盐系高效减水剂类。
[0004]萘磺酸盐减水剂是我国最早使用的，属于阴离子型表面活性剂。是1962年日本的服部健一博士发明的一种混凝土添加剂，它是萘磺酸甲醛缩合物的一种化学合成产品，以工业萘、浓硫酸、甲醛、碱为主要原料。在混凝土中添加萘系减水剂不仅能够使混凝土的强度提高，而且还能改善其多种性能，如抗磨损性、抗腐蚀性、抗渗透性等，因此，萘磺酸盐减水剂广泛应用于公路、桥梁、隧道、码头、民用建筑等行业。但据大量研究表明当萘磺酸盐缩合物作为混凝土减水剂时它不能完全被吸附在水泥颗粒上，掺杂萘磺酸盐缩合物的混凝土接触水时，它能向水中迀移，且由于萘材料主要来源于石油产品，合成过程中需要140°C以上的高温，导致产品合成过程复杂，坍落度损失可控性差，减水率低，对水资源造成严重污染。因此在此基础上研究出一种绿色环保、坍落度损失可控性好、减水率高的减水剂，在混凝土领域具有很好的发展前景和社会效益。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题:针对萘磺酸盐缩合物作为混凝土减水剂时它不能完全被吸附在水泥颗粒上，掺杂萘磺酸盐缩合物的混凝土接触水时，它能向水中迀移，减水率低的弊端，提供了一种陶瓷纤维复合磺化聚苯乙烯减水剂的制备方法，本发明是取苯乙烯单体放入恒温水浴中搅拌，与过硫酸钾溶液保温反应，用去离子水和乙醇洗涤、干燥得聚苯乙烯小球，与苯胺和去离子水搅拌混合，静置后与去离子水、过硫酸铵和制得的陶瓷纤维颗粒搅拌反应，过滤得滤饼，经洗涤、干燥制得。本发明制备方法简单，所得产品绿色环保，减水率高。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)在四口烧瓶中，加入100mL的苯乙烯单体，将其置于70?75°C的恒温水浴中，在600?800r/min磁力搅拌下，保温加热45?60min后，一次性加入3?5mL的质量浓度为20%的过硫酸钾溶液，继续加热保温20?24h ；
(2)待加热保温完成后，用去离子水洗涤3?5次，再将其置于1200?1500r/min离心机中，加入无水乙醇，离心洗涤3?5次，随后收集下层沉淀聚苯乙稀小球，并置于60?65 °C烘箱中干燥20?24h备用；
(3)将ZrOCl2.8H20与水按质量比1:15搅拌混合制备得氧氯化锆溶液，随后按质量比1: 1，将氧氯化锆溶液和质量浓度为50%的硼酸溶液搅拌混合，再通过质量浓度为50%的柠檬酸溶液调节其pH为2?4，在600?800r/min下搅拌混合2?3h，制备得前驱体溶液；
(4)按质量比1:10，将十二烷基苯磺酸钠加入前驱体溶液中，随后将其置于静电纺丝装置中，设置其电压为10?15kV，接受距离为15?20cm，对其收集前驱体纤维，将收集的前驱体纤维置于1200?1300°C下进行高温裂解，同时通入氩气进行保护，裂解5?6h，得陶瓷纤维颗粒备用；
(5)按重量份数计，选取30?45份的步骤(2)备用的聚苯乙烯小球、25?30份苯胺和30?40份的去离子水，在600?800r/min下搅拌混合1?2h，待搅拌混合均勾后，将其置于20?25°C下静置10?12h ;
(6)待静置完成后，按重量份数计，选取45?65份去离子水，20?30份步骤(4)备用的陶瓷纤维颗粒和15?25份过硫酸铵，依次加入至上述静置后的溶液中，在20?25°C下搅拌反应20?24h，待搅拌反应完成后，对其抽滤并收集滤饼，用去离子水和无水乙醇分别洗涤2?3次后，置于60?80°C烘箱中干燥6?8h，即可制得一种陶瓷纤维复合磺化聚苯乙烯减水剂。
[0007]本发明的应用方法:取190?210kg/m3水泥、200?230kg/m3粒径1.8mm沙子、1000?1100kg/m3粒径20mm碎石和180?210kg/m 3水，放入大型揽摔机中，在2000?3000r/min转速下进行高速搅拌30?50min，混合均勾，然后向上述混合物中添加制备得到的陶瓷纤维复合磺化聚苯乙烯减水剂，添加量为混合物的3?5%。，高速搅拌25?35min，混合均匀，使用后坍落度损失可控性好，减水率高达35.5%以上，对水资源无污染。
[0008]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(1)本发明制备方法简单，生产过程中无有害污染物产生和残留；
(2)所得产品绿色环保，对水资源无污染，使用后坍落度损失可控性好，减水率高达35.5%以上。
【具体实施方式】
[0009]首先在四口烧瓶中，加入100mL的苯乙烯单体，将其置于70?75 °C的恒温水浴中，在600?800r/min磁力搅拌下，保温加热45?60min后，一次性加入3?5mL的质量浓度为20%的过硫酸钾溶液，继续加热保温20?24h ;待加热保温完成后，用去离子水洗涤3?5次，再将其置于1200?1500r/min离心机中，加入无水乙醇，离心洗涤3?5次，随后收集下层沉淀聚苯乙烯小球，并置于60?65°C烘箱中干燥20?24h备用；然后将ZrOCl2.8Η20与水按质量比1:15搅拌混合制备得氧氯化锆溶液，随后按质量比1:1，将氧氯化锆溶液和质量浓度为50%的硼酸溶液搅拌混合，再通过质量浓度为50%的柠檬酸溶液调节其pH为2?4，在600?800r/min下搅拌混合2?3h，制备得前驱体溶液；按质量比1:10，将十二烷基苯磺酸钠加入前驱体溶液中，随后将其置于静电纺丝装置中，设置其电压为10?15kV，接受距离为15?20cm，对其收集前驱体纤维，将收集的前驱体纤维置于1200?1300°C下进行高温裂解，同时通入氩气进行保护，裂解5?6h，得陶瓷纤维颗粒备用；再按重量份数计，选取30?45份备用的聚苯乙烯小球、25?30份苯胺和30?40份的去离子水，在600?800r/min下搅拌混合1?2h，待搅拌混合均匀后，将其置于20?25°C下静置10?12h ;最后待静置完成后，按重量份数计，选取45?65份去离子水，20?30份备用的陶瓷纤维颗粒和15?25份过硫酸铵，依次加入至上述静置后的溶液中，在20?25°C下搅拌反应20?24h，待搅拌反应完成后，对其抽滤并收集滤饼，用去离子水和无水乙醇分别洗涤2?3次后，置于60?80°C烘箱中干燥6?8h，即可制得一种陶瓷纤维复合磺化聚苯乙烯减水剂。
[0010]实例1
首先在四口烧瓶中，加入100mL的苯乙烯单体，将其置于70°C的恒温水浴中，在600r/min磁力搅拌下，保温加热45min后，一次性加入3mL的质量浓度为20%的过硫酸钾溶液，继续加热保温20h ;待加热保温完成后，用去离子水洗涤3次，再将其置于1200r/min离心机中，加入无水乙醇，离心洗涤3次，随后收集下层沉淀聚苯乙烯小球，并置于60°C烘箱中干燥20h备用；然后将ZrOCl2.8H20与水按质量比1:15搅拌混合制备得氧氯化锆溶液，随后按质量比1:1，将氧氯化锆溶液和质量浓度为50%的硼酸溶液搅拌混合，再通过质量浓度为50%的柠檬酸溶液调节其pH为2，在600r/min下搅拌混合2h，制备得前驱体溶液；按质量比1:10，将十二烷基苯磺酸钠加入前驱体溶液中，随后将其置于静电纺丝装置中，