[发明专利]一种用作混凝土减水剂的氧化-醚化淀粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于淀粉化学衍生物的制备方法，涉及一种用作混凝土减水剂的氧化-醚化淀粉的制备方法。制备的氧化-醚化淀粉适于用作混凝土的减水剂、缓凝剂。

背景技术

减水剂是一类具有减水功能的混凝土外加剂。混凝土中添加减水剂后，可以配制出流动性满足施工要求且水灰比低、强度高的高性能混凝土，可以自行流动成型密实的自密实混凝土，还可以较大量地掺用工业废渣如粉煤灰、矿渣等细掺合料，并提高混凝土耐久性及改善由于工业发展所带来的部分环保问题。现有技术中，减水剂主要采用萘系减水剂和聚羧酸系减水剂；其中，使用量最大的是萘系减水剂，由于制备的萘系减水剂溶液浓度往往较低，需进一步浓缩、干燥，方可最终得到粉体萘系减水剂，制备工艺较复杂；从原材料角度看，萘本身是一种致癌物质，反应过程中以甲醛做缩合剂，甲醛也是一种强危害性物质，为生产带来安全隐患，污染环境，损害人体健康，而且萘系减水剂保塑性不佳，单独使用时，混凝土的坍落度经时损失快，0.5-1h坍落度即损失大半，经过一段时间运输或置放后将无法满足如泵送等施工要求；聚羧酸系减水剂效果好，但原材料为不可再生，成本较高。目前，针对建筑物中小分子物质的释放，我国已经制定了混凝土中氨限量的标准，这预示着我国建筑材料发展的新方向。

淀粉经氧化作用引起解聚，结果产生低粘度分散体系，并在其分子结构中引进了羰基和羧基，使其链淀粉的凝沉趋势减少，分散稳定性增加。合成羟乙基醚化淀粉常用的醚化剂有环氧乙烷和氯乙醇，但前者的反应活性高，碱的消耗量低。单纯的氧化淀粉、醚化淀粉均不具有减水效果。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，通过水溶液法获得合适氧化度的的氧化淀粉，再通过溶媒法在氧化淀粉中引入醚键，从而提供一种用作混凝土减水剂的氧化-醚化淀粉的制备方法。制得氧化-醚化淀粉具有较低凝沉性、分散性高，在混凝土中具有优良的减水性能、并具有一定的缓凝作用。

本发明的内容是：一种用作混凝土减水剂的氧化-醚化淀粉的制备方法，其特征是：包括下列步骤：

a、制备氧化淀粉：

取淀粉，加水配制成淀粉的重量百分含量为20％～40％的淀粉乳，用氢氧化钠水溶液调淀粉乳pH值为9～11，再加入淀粉重量6％～10％的氧化剂次氯酸钠混合，于35～40℃的温度下搅拌反应3～4h，然后用盐酸水溶液中和至反应后物料的pH值为7～8，加入氧化剂次氯酸钠重量的5～15％的亚硫酸氢钠混匀终止反应，再经过滤、洗涤、干燥，制得氧化淀粉；

b、制备氧化-醚化淀粉：

将氧化淀粉分散于无水乙醇中，配制成氧化淀粉的重量百分含量为30％～40％的悬浮液，用氢氧化钠水溶液调悬浮液pH值为9～11，再加入环氧乙烷-无水乙醇混合溶液、混合均匀，将此混合物放入密闭反应器中，通氮气保护下，在40～45℃温度反应16～24h；反应后物料用醋酸水溶液中和至pH值为7～8，过滤，固体物用无水乙醇洗涤3～5次后，以除去醋酸钠和低分子量的有机副产物，干燥，即制得氧化-醚化淀粉产品。

本发明的内容中：步骤(b)所述环氧乙烷-无水乙醇混合溶液中，环氧乙烷与无水乙醇的体积比较好的为1∶1，环氧乙烷重量较好的为氧化淀粉重量的5％～15％。

本发明的内容中：步骤(a)中所述氧化剂次氯酸钠还可以替换为过氧化氢、过醋酸、高锰酸钾或过硫酸等。

本发明的内容中：步骤(a)和(b)中所述氢氧化钠水溶液较好的是重量百分含量为3％的氢氧化钠水溶液。

本发明的内容中：所述氧化-醚化淀粉用作混凝土减水剂时，在水泥中的掺量为水泥重量的0.3～1.5％。

本发明的内容中：步骤a制得的氧化淀粉中，羧基含量为0.4～0.6％，相对分子质量范围是32000～160000，且直连淀粉占淀粉总量80％以上。

本发明的内容中：步骤b制得的氧化-醚化淀粉的醚化度为0.3～0.5。

与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：

(1)本发明制备的氧化-醚化淀粉，经过氧化过程在淀粉分子链中引入负电基团羧酸根，通过静电斥力作用减少水泥颗粒团聚絮凝自由水，依靠淀粉天然的大分子量在水泥颗粒表面形成比较强的空间位阻作用使得水泥颗粒相互分散更充分；

(2)本发明制备的氧化-醚化淀粉，经过醚化作用在氧化淀粉中引入醚键，可增强其高分子的水溶性，同时可以减少由于淀粉中的羟基与水分子形成氢键而造成的凝沉性；