一种高性能混凝土界面改性剂及其可控制备方法

技术领域

本发明属于混凝土改性剂技术领域，具体涉及一种高性能混凝土界面改性剂及其可控制备方法。

背景技术

混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，在国民经济发展与重大基础设施建设中扮演着不可替代的作用。随着我国工业化和城镇化水平持续提高，2019年我国商品混凝土产量超25.5亿立方米，规模以上混凝土与水泥制品工业企业营业收入达万亿规模。发改委在《产业结构调整指导目录(2019年本)》中，对混凝土行业在生产以及产品性能方面提出要求，指导行业朝着绿色化以及产品高级化等方向发展。

高性能混凝土要求混凝土具有高强度、高流动性、高耐久性等性能。以减水剂为主的改性剂促进了混凝土新技术的发展，已经逐步成为优质混凝土中必不可少的材料。目前，以木质素磺酸盐为代表的普通改性剂被用于砂浆中，可改进混凝土施工性、流动性，但提升效果有限难以满足日益增长的高性能化需求；以密胺系、聚羧酸系为主的高性能改性剂具有系列优异性能，但制作工艺复杂，一般成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足，提供一种高性能混凝土界面改性剂及其可控制备方法。

一种高性能混凝土界面改性剂，包括：以下物料按重量份组成：

优选地，所述缩聚型聚合物或其废弃物为聚酯、聚酰胺、聚氨酯、醇酸树脂、酚醛树脂、脲醛树脂中至少一种。

优选地，相转移催化剂为叔胺、吡啶、季铵盐、三丁胺、季铵碱。

优选地，一种制备高性能混凝土界面改性剂的方法，包括以下步骤：

步骤一：将去离子水、相转移催化剂与氢氧化钠/氢氧化钾按比例共混，搅拌至完全溶解；

步骤二：将一定量缩聚型聚合物在高速搅拌机中打成细粉末，分批缓慢加入配置好的溶液中；

步骤三：保持一定的搅拌速率，室温持续搅拌12～72小时至聚合物充分溶胀，氢氧根离子在相转移催化剂作用下进入聚合物中；

步骤四：补加氢氧化钠/氢氧化钾至足量，升温至60～120℃，充分搅拌5～24小时至反应体系升至预期粘度，停止加温终止反应；

步骤五：将所得高粘度体系在60～80℃条件下彻底烘干，并在高速搅拌机中打成易溶于水的细粉，烘干冷却后即为高性能混凝土界面改性剂。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)基于废弃商用聚合物材料可控降解制备高性能混凝土材料界面增容改性剂，避免源头合成改性剂制备工艺复杂、成本高等关键问题。

(2)通过选择不同聚合物种类、不同处理温度及时间、不同催化剂选择等各项反应条件，所得的产物具有一定程度上可控的分子量、基团特征。

(3)本发明建立的可控解聚方法条件温和、步骤简单、产物可控，产物能够有效提升混凝土材料力学性能，具有广阔应用前景。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。

一种高性能混凝土界面改性剂，包括：以下物料按重量份组成：

本实施方案的缩聚型聚合物或其废弃物为聚酯(PET、PBT、不饱和聚酯、聚芳酯等)、聚酰胺(尼龙6、尼龙66、尼龙1010、芳族尼龙等)、聚氨酯、醇酸树脂、酚醛树脂、脲醛树脂等中至少一种。

本实施方案的相转移催化剂为叔胺、吡啶、季铵盐、三丁胺、季铵碱。

一种制备高性能混凝土界面改性剂的方法，包括以下步骤：

步骤一：将去离子水、相转移催化剂与氢氧化钠/氢氧化钾按比例共混，搅拌至完全溶解；

步骤二：将一定量缩聚型聚合物在高速搅拌机中打成细粉末，分批缓慢加入配置好的溶液中；

步骤三：保持一定的搅拌速率，室温持续搅拌12～72小时至聚合物充分溶胀，氢氧根离子在相转移催化剂作用下进入聚合物中；

步骤四：补加氢氧化钠/氢氧化钾至足量，升温至60～120℃，充分搅拌5～24小时至反应体系升至预期粘度，停止加温终止反应；

步骤五：将所得高粘度体系在60～80℃条件下彻底烘干，并在高速搅拌机中打成易溶于水的细粉，烘干冷却后即为高性能混凝土界面改性剂。

实施例1：

取聚酯PET薄膜100g，在高速搅拌机中打为细粉，收集备用。准确称取1g苄基三乙基氯化铵、100g去离子水与10g氢氧化钠，搅拌20min至所有组分完全溶解。将打成粉的PET粉末分批缓慢加入配置好的溶液中，保持一定的搅拌速率，室温持续搅拌36h至聚合物充分溶胀，氢氧根离子在相转移催化剂作用下进入聚合物中。持续加热升温至120℃，充分搅拌24h，停止加温终止反应。将所得高粘度体系在60～80℃条件下彻底烘干，并在高速搅拌机中打成易溶于水的细粉，烘干冷却后即为高性能混凝土材料界面增容改性剂。将所得改性剂与集料按1：50比例混合，所制得的混凝土材料弯曲强度提升10％以上。

实施例2：

取废弃不饱和聚酯200g，在高速搅拌机中打为细粉，收集备用。准确称取1g苄基三乙基氯化铵、150g去离子水与15g氢氧化钠，搅拌30min至所有组分完全溶解。将打成粉的不饱和聚酯粉末分批缓慢加入配置好的溶液中，保持一定的搅拌速率，室温持续搅拌24h至聚合物充分溶胀，氢氧根离子在相转移催化剂作用下进入聚合物中。持续加热升温至95℃，充分搅拌12h，停止加温终止反应。将所得高粘度体系在65℃条件下彻底烘干，并在高速搅拌机中打成易溶于水的细粉，烘干冷却后即为高性能混凝土材料界面增容改性剂。将所得改性剂溶于水，与碳酸钙粉末按1：100比例混合，以质量分数10％比例混入水泥砂浆中，所制得的混凝土材料弯曲强度达55MPa，较未改性混凝土砂浆材料(40MPa)有显著提升，同时抗折强度也从9MPa提升至11MPa左右。

综上，基于商业化树脂材料及其废弃物，通过简易的可控解聚方法制备得到的高性能混凝土界面改性剂，能够有效提升混凝土材料的力学性能，具有广阔的应用前景。