一种用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂及制备方法与流程

1.本发明涉及分散剂技术领域，具体涉及一种用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂及其制备方法。


背景技术：

2.磷镁材料是一种基于含镁碱性氧化物和含磷无机盐，在有水环境下，快速的凝结硬化，而形成的一种高早强的胶凝材料，具有粘结强度好、收缩变形小、高耐久等优良特性，在道路修补、材料封装、金属防腐等领域有着广阔的前景。
3.但是，目前磷镁材料水灰比相对固定，为提高流动性，往往通过提高水灰比来实现，且现有磷镁材料凝结硬化时间过快，尤其夏季高温时，其凝结时间甚至低于10分钟，留给施工可操作时间过短，限制了其推广应用。为提高磷镁材料拌合物工作性能及调整其凝结时间，国内外有学者进行了磷镁材料减水剂、性能调节外加剂方面的研究。
4.现有的分散剂对于磷镁材料缓凝时间的调控效果较差，减水效果较差。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂及其制备方法，该分散剂可有效解决现有的分散剂存在的对磷镁材料凝结时间调控效果差、减水效果差的问题。
6.为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂，包括调凝组分、分散组分、减水组分和水，所述调凝组分、分散组分、减水组分和水的质量比为 1:0.5
‑
2:0.5
‑
2:10
‑
30；
8.调凝组分为小分子硼酸类无机盐或柠檬酸类；
9.分散组分为大分子有机物聚电解质；
10.减水组分为山梨糖醇、羟基硬脂酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、双硬脂酸甘油酯和三硬脂酸甘油酯中的至少一种。
11.进一步地，调凝组分、分散组分、减水组分和水的质量比为1:1.2:0.8:20。
12.上述方案中，设置有调凝组分、分散组分和减水组分，以上调凝组分、分散组分、减水组分按所述质量比复合使用，达到缓凝效果的同时，实现磷镁材料良好的分散效果，给施工提供充足的可操作时间，并实现均匀的分散效果。
13.进一步地，调凝组分包括四硼酸钠、四硼酸钾、柠檬酸钾和柠檬酸钠中的至少一种。
14.进一步地，调凝组分为四硼酸钠和四硼酸钾，四硼酸钠和四硼酸钾的质量比为1:0.5
‑
5。
15.进一步地，分散组分包括聚丙烯酸钠和聚甲基丙烯酸钠中的至少一种。
16.进一步地，分散组分为聚丙烯酸钠和聚甲基丙烯酸钠，聚丙烯酸钠和聚甲基丙烯酸钠的质量比为1:0.5
‑
2。
17.进一步地，减水组分为山梨糖醇、羟基硬脂酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、双硬脂酸甘油酯和三硬脂酸甘油酯，山梨糖醇、羟基硬脂酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、双硬脂酸甘油酯和三硬脂酸甘油酯的质量比为1:0.5
‑
2:0.5
‑
2:0.5
‑
2：0.5
‑
2。
18.进一步地，用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂的制备方法，包括以下步骤：
19.(1)将水加热至55
‑
65℃，向其中加入调凝组分，搅拌至溶解；
20.(2)向步骤(1)的溶液中加入分散组分，搅拌溶解后恒温静置20
‑
40min；
21.(3)向步骤(2)的溶液中加入减水组分，超声5
‑
10min，制得。
22.进一步地，用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂的制备方法，包括以下步骤：
23.(1)将分散组分和水在55
‑
65℃水浴环境中充分乳化25
‑
35min；
24.(2)向步骤(1)中的溶液中加入减水组分，超声5
‑
10min；
25.(3)向步骤(2)中的溶液中加入调凝组分，搅拌至溶解，制得。
26.本发明所带来的有益效果为：
27.由于磷镁材料中含有大量mg
2
，mg
2
与调凝组分中的b4o
72
‑
结合生成一种非晶态的物质包裹在磷镁材料的氧化镁颗粒表面阻碍了氧化镁的水解释放 mg
2
，以及降低体系温度和调节提高了ph值，从而延缓了水化反应。调凝组分的使用，调节了水化速率，更有利于为分散剂效果的发挥，为磷镁材料的成形提供充分的时间，有利于磷镁材料颗粒充分的分散和体系均匀的效果，达到更好的减水效果，为施工搅拌提供更多可操作时间。
28.分散组分中的大分子有机聚电解质中均包含有羧基基团，羧基基团可吸附磷镁材料表面的电荷，阻止材料聚集，有利于颗粒分散，提高分散效果。
29.减水组分中的酯类物质均具有疏水功能，可降低浆体表面张力，同时减小磷镁材料颗粒之间的摩擦阻力，实现降低浆体粘度的功能。
30.以上调凝组分、分散组分、减水组分按所述质量比复合使用，达到缓凝效果的同时，实现磷镁材料良好的分散效果，给施工提供充足的可操作时间，并实现均匀的分散效果。
具体实施方式
31.实施例1
32.一种用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂，包括调凝组分、分散组分、减水组分和水，所述调凝组分、分散组分、减水组分和水的质量比为1:0.5:2:10；调凝组分为柠檬酸钠，分散组分为聚丙烯酸钠、减水组分为山梨糖醇。
33.上述用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂的制备方法如下：
34.(1)将水加热至60℃，加入柠檬酸钠，充分溶解；
35.(2)在柠檬酸钠溶液中掺入聚丙烯酸钠，充分搅拌、溶解后并恒温30分钟；
36.(3)将山梨糖醇掺入(2)中，共同超声10分钟，即得用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂。
37.实施例2
38.一种用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂，包括调凝组分、分散组分、减水组分和水，所述调凝组分、分散组分、减水组分和水的质量比为1:2:0.5:30；调凝组分为柠檬酸钾，分散组分为聚甲基丙烯酸钠、减水组分为羟基硬脂酸甘油酯。
39.上述用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂的制备方法如下：
40.(1)将水加热至60℃，加入柠檬酸钾，充分溶解；
41.(2)在柠檬酸钾溶液中掺入聚甲基丙烯酸钠，充分搅拌、溶解后并恒温30 分钟；
42.(3)将羟基硬脂酸甘油酯掺入(2)中，共同超声10分钟，即得用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂。
43.实施例3
44.一种用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂，包括调凝组分、分散组分、减水组分和水，所述调凝组分、分散组分、减水组分和水的质量比为1:1:1:20；调凝组分为四硼酸钠，分散组分为葡萄糖酸钠、减水组分为单硬脂酸甘油酯。
45.上述用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂的制备方法如下：
46.(1)将葡萄糖酸钠在60℃水浴环境中充分分散约30分钟；
47.(2)在(1)中掺入单硬脂酸甘油酯，共同超声10分钟；
48.(3)在(2)中加入四硼酸钠，充分溶解，即得用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂。
49.实施例4
50.一种用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂，包括调凝组分、分散组分、减水组分和水，调凝组分、分散组分、减水组分和水的质量比为1:0.5:0.5:20；调凝组分为四硼酸钾，分散组分为聚丙烯酸钠、减水组分为双硬脂酸甘油酯。
51.上述用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂的制备方法如下：
52.(1)将聚丙烯酸钠在60℃水浴环境中充分分散约30分钟；
53.(2)在(1)中掺入双硬脂酸甘油酯，共同超声10分钟；
54.(3)在(2)中加入四硼酸钾，充分溶解，即得用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂。
55.实施例5
56.一种用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂，包括调凝组分、分散组分、减水组分和水，调凝组分、分散组分、减水组分和水的质量比为1:0.5:0.6:13；调凝组分为四硼酸钾，分散组分为聚丙烯酸钠、减水组分为三硬脂酸甘油酯。
57.上述用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂的制备方法如下：
58.(1)将聚丙烯酸钠在60℃水浴环境中充分分散约30分钟；
59.(2)在(1)中掺入三硬脂酸甘油酯，共同超声10分钟；
60.(3)在(2)中加入四硼酸钾，充分溶解，即得用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂。
61.实施例6
62.一种用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂，包括调凝组分、分散组分、减水组分和水，调凝组分、分散组分、减水组分和水的质量比为1:1.2:0.8:20；调凝组分为柠檬酸钠、柠檬酸钾、四硼酸钠和四硼酸钾按质量比1:1:1:1复合制成，分散组分为聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸钠和葡萄糖酸钠按质量比1:1:1复合制成，减水组分为山梨糖醇、羟基硬脂酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、双硬脂酸甘油酯和三硬脂酸甘油酯按质量比1:1:1:1:1复合制成。
63.上述用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂的制备方法如下：
64.(1)将分三组分在60℃水浴环境中充分分散约30分钟；
65.(2)在(1)中掺入减水组分，共同超声10分钟；
66.(3)在(2)中加入调凝组分，充分溶解，即得用于磷镁材料的缓凝型高效分散剂。
67.试验例
68.分别对实施例1
‑
6中制得的分散剂的性能进行测试，具体测试过程如下：
69.实验方法：
70.凝结时间测试参考gbt1346
‑
2019《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》；
71.胶砂流动性测试采用玻璃板取代跳桌，并无需跳动振平，让其自由扩展，其他步骤参考gb/t2419《水泥胶砂流动测定方法》，测试其两个垂直方面的最大扩展直径，计算平均值；
72.力学性能测试：采用40mm
×
40mm
×
160mm棱柱实体的水泥抗压强度和抗折强度测定，参考gb/t1767《水泥胶砂强度检验方法》。具体测试结果见表 1
‑
3。
73.表1：分散剂在磷镁净浆材料中的应用的效果对比
[0074][0075][0076]
通过上表中的数据可以看出，当磷镁材料净浆的流动性达到150/mm左右时，添加了实施例1
‑
6中分散剂的水灰比低于未添加分散剂的水灰比，证明添加了分散剂以后，可有效减少加水量。
[0077]
表2：分散剂在磷镁净浆材料中效果对比
[0078][0079][0080]
通过上表中数据可以看出，添加了实施例1
‑
6中的分散剂的磷镁净浆的减水率达到11％
‑
30％，初凝时间相对于未添加分散剂的初凝时间延长了2
‑
15分钟， 2小时、1天和28天后的抗压强度与未添加分散剂的抗压强度相当，甚至大于未添加分散剂的抗压强度。
[0081]
表3：分散剂在磷镁砂浆材料中效果对比
[0082][0083][0084]
通过上表中的数据可以看出，当磷镁材料砂浆的流动性达到220/mm左右时，添加了实施例1
‑
6中分散剂的水灰比低于未添加分散剂的水灰比，证明添加了分散剂以后，可有效减少加水量。
[0085]
表4|：分散剂在磷镁砂浆材料中效果对比
[0086][0087]
通过上表中数据可以看出，添加了实施例1
‑
6中的分散剂的磷镁净浆的减水率达到10％
‑
30％，初凝时间相对于未添加分散剂的初凝时间延长了2
‑
12分钟， 2小时、1天和28天后的抗压强度与未添加分散剂的抗压强度相当，甚至大于未添加分散剂的抗压强度。