[发明专利]一种秸秆-淀粉基混合改性的复合型聚羧酸减水剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种秸秆‑淀粉基混合改性的复合型聚羧酸减水剂的制备方法及其应用。该减水剂是由农作物秸秆水解粉料和普通淀粉混合物通过酯化‑醚化改性，再与不饱和聚醚大单体和不饱和羧酸等小单体接枝共聚而成。该减水剂是一种具有生物质基减水剂和聚羧酸减水剂性能的复合型混凝土减水剂，是生物质基减水剂和聚羧酸减水剂性能的进一步耦合互补，克服了秸秆‑淀粉生物质基减水剂的减水率不高但缓凝效果较差、常规聚羧酸减水剂的减水率高而又超缓凝效果的优缺点，具有减水率较高而缓凝效果适中的特点，工艺连续紧凑、易于实施操作、秸秆‑淀粉改性效果好、成本低、防沉淀和易于工业化。

技术领域

本发明涉及混凝土减水剂制备技术领域，具体涉及一种秸秆-淀粉基混合改性的复合型聚羧酸减水剂的制备方法。

背景技术

目前，伴随着制备混凝土外加剂的新一代高性能的石油基聚羧酸减水剂所需石化原料的日益匮乏，导致价格一路攀升的突出问题，制约了新一代高性能的聚羧酸减水剂的快速发展，使其生产成本不断攀升，使得本具有比萘系、脂肪族系、氨基磺酸盐系、木质素系等减水剂的更高性能优势的聚羧酸减水剂不能在建筑行业的大力推广应用。国内外学者近几年开始研究低成本、高性能的减水剂。

减水剂是一种重要的混凝土外加剂，目前在我国应用比较广泛的是木质素磺酸盐类减水剂和萘系减水剂，这两种减水剂均存在很多不足，开发新的减水剂品种势在必行。同时，我国减水剂工业的发展面临着提高性能、降低成本以及环境友好等诸多方面的问题。随着环保标准的提高，包括萘系减水剂等一些工艺将会逐渐淘汰，而且高性能聚羧酸减水剂的价格因素使得其在我国的推广应用前景不容乐观。因此，研究和开发环境友好、性能达标而且符合我国经济发展水平的新型高效减水剂成为一个重要的研究课题。

关于低成本聚羧酸减水剂的研究进展，主要体现在使用生物质基可再生原料作为降低聚羧酸减水剂的主要方法，目前报道的主要由纤维素、半纤维素、淀粉、单多糖等改性后在减水剂中的应用，对其改性方法主要有磺化、酯化、醚化、酰胺化等。

淀粉根据其用途不同而采取不同的改性方法，其中磺化淀粉和醚化淀粉是在淀粉分子上引入磺酸基和羧甲基生成的产物，磺化淀粉和醚化淀粉用作减水剂具备了一定的理论可行性和实践有效性，通过淀粉改性开发用作新型的高效减水剂并实现工业化，从而缓解当前我国减水剂应用中面临的诸多问题，同时为淀粉基天然高分子材料的应用开辟全新的领域。但遗憾的是，对于这方面的研究大多还处于实验室阶段，大多未进入工程应用阶段。

农作物秸秆是未能充分利用的廉价生物质原料，包括小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其他农作物在收获籽实后的剩余部分。我国是农业大国，每年产农作物秸秆7亿多吨，大部分仍被焚烧处理，造成资源浪费和环境污染。国际上已将农作物秸秆利用作为21世纪发展可再生能源资源的战略性产业，农作物秸秆的资源化利用主要侧重于化工和建筑材料的开发。目前农作物秸秆作为建筑材料应用研究是一个热点，如。但直接作为减水剂的原料的研究很少。秸秆的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素等生物基大分子，分子中含有醚基、碳-碳双键、丙烯醇羟基、酚羟基、羰基、甲氧基、羧基、苯环等多种官能团和化学键，可进行醚化、酯化、磺化、酰胺化等接枝共聚和交联共聚反应，所得产品具有特殊性能。

目前，直接把生物质秸秆用于减水剂的研究报道很少，大多是从秸秆中提取分离出纤维素、木质素，或用秸秆生产造纸、乙醇所得黑液废水为原料，用于减水剂的改性研究或与聚羧酸减水剂复配研究。