[发明专利]一种磷酸镁水泥用减水剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种减水剂的制备方法，尤其是一种磷酸镁水泥用减水剂的制备方法。

背景技术

磷酸镁水泥是一种快硬高早强的胶凝材料，它是基于氧化镁和磷酸盐溶液之间的反应而凝结硬化，具有快凝快硬、高早期强度、高粘接强度、干缩变形小、高耐久等优良性能，受到了广泛的关注，在耐火材料、环境保护、电子封装、以及高温粘合等领域内均有开展研究和应用，特别是在高速公路、机场跑道和市政主干道的快速修补，以及军事工程的抢修抢建及有害物质的固化方面有着广阔的应用前景。

但是，为满足施工流动性需要，配制磷酸镁水泥砂浆或混凝土所需用水量往往大大超过理论硬化反应需水量（7%），达到水泥质量的20%，甚至30%以上，造成磷酸镁水泥基材料的密实度和强度大大下降。而适用于硅酸盐水泥体系的减水剂，从传统的基于静电排斥的木钙、氨基磺酸盐、萘系等系列和基于空间位阻的聚羧酸（PCA）系列，对于磷酸镁水泥体系均不能表现出有效的减水作用。因为，磷酸镁水泥的硬化过程与硅酸盐水泥水化过程，存在着巨大的差异，是截然不同的两个反应过程，传统的基于阴离子表面活性剂的硅酸盐水泥减水剂在磷酸盐水泥体系中的“吸附-分散”作用受到极大的抑制，不能有效的发挥其减水作用。

为了提高磷酸镁水泥砂浆或混凝土拌合物流动性，国内外从拌合物的配比方面开展了有限的研究。通过调整拌合水的用量是目前采取的普遍方法；同时，采用粉煤灰取代部分磷酸镁水泥，在变相提高用水量与水泥比例的前提下，发挥粉煤灰球形颗粒的润滑作用也能起到一定的提高拌合物流动性的效果。但是，上述方法均会对磷酸镁水泥的力学性能产生不利的影响。

利用减水剂提高水泥基材料拌合物是更加直接有效，并且对砂浆或混凝土硬化后性能能没有负面性能影响的积极手段。一种磷酸镁水泥用复合型减水剂（汪洪涛《建筑材料学报》2007年第1期），将一种“不受pH值影响或在酸性环境中受pH值影响较小的表面活性剂”与缓凝组分以及粉煤灰复合，显示出一定的减水作用。但是，缓凝组分以及粉煤灰的使用对磷酸镁水泥基材料的早期强度有降低的作用，对发挥磷酸镁水泥的超早强性能是不利的，多组分复配的制备方法也相对复杂。

发明内容

本发明的目的针对现有技术的缺陷，通过非离子型表面活性剂的液态混合物作为减水剂，在对磷酸镁水泥基材料的早期强度不产生降低的作用下提高磷酸镁水泥砂浆或混凝土的流动性能。本发明为实现上述目的，采用一种磷酸镁水泥用减水剂的制备方法，它依次包括以下制备步骤：a)有机溶剂制备：所述有机溶剂由以下体积分数的原料组成：环己烷20-30%；异丙醇10-20%；异戊醇5-10%；使上述原料在60-70℃的水浴中共混，得到有机溶剂；b)减水剂制备：将步骤a)制得的50-60份有机溶剂和10-15份非离子型表面活性剂在超声震荡下滴加入5-10份蒸馏水，制得本发明所述减水剂。

本发明人发现针对以萘系、聚羧酸系列阴离子表面活性剂为代表的硅酸盐水泥用减水剂对于磷酸镁水泥拌合物没有分散效果的情况，而针对上述磷酸镁水泥拌合物没有分散效果的情况，大部分研究者首先考虑采用以季铵盐化合物为代表的阳离子表面活性剂（相较非离子表面活性剂，阳离子表面活性剂的亲水性更强，更有可能发挥出水泥颗粒的分散作用），但是实验研究发现，季铵盐系列阳离子表面活性剂对于磷酸镁水泥砂浆拌合物具有一定的减水效果，但是减水效果不甚明显，砂浆流动度由6cm提升至8.5cm。因此，本发明人尝试使用非离子表面活性剂作为磷酸镁水泥的减水剂。但是，研究发现并非所有非离子表面活性剂都能对磷酸镁水泥起到很好的分散效果；最终，本发明人综合大量理论研究及实验发现SPAN系列（失水山梨醇脂肪酸酯系列）与TWEEN系列（聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯系列）对磷酸镁水泥的分散作用要优于阳离子表面活性剂。

本发明人经过进一步研究发现，由于聚合度以及具体的分子结构不同，并非所有SPAN系列与TWEEN系列非离子型表面活性剂对磷酸镁水泥拌合物都能起到较好的分散作用。因此，经过发明人进一步研究后发现SPAN-60、SPAN-80、TWEEN-60、TWEEN-80（山梨糖醇酐油酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、失水山梨醇单硬脂酸酯聚氧乙烯醚）等物质单一或混合物对磷酸镁水泥拌合物的分散效果较为明显。