[发明专利]一种改性生物基高性能减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性生物基高性能减水剂及其制备方法。其包括以下重量份的组分：双键活化的木质素衍生物85～95％、还原性糖2～8％、不饱和羧酸1～6％、引发剂氧化组分0.8～1.5％、引发剂还原组分0.2～0.5％、底料链转移剂0.5～1.0％、A料链转移剂0.2～0.8％，以及终浓度为2.5～10ppm的催化剂。本发明制备得到的减水剂具有一定的梳形结构和大量的羧基吸附基团，在较低掺量下对水泥颗粒有很好的吸附分散作用，掺入此种高性能减水剂的混凝土具有优良的流动性和流动度保持性能。同时，本发明的制备方法能够减少高性能减水剂生产对石油化工产品的依赖，实现对生物质工业副产物的高值化利用。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种改性生物基高性能减水剂及其制备方法。

背景技术

聚羧酸减水剂(PCE)是第三代高性能减水剂，具有掺量小、减水率高、分子结构可设计、环境友好等突出优点，是实现现代混凝土高性能化和功能化的关键技术。适用于长效保持(保坍2h)、高流态(扩展度700mm)和低水胶比(w/c0.25)等多种不同的工作性能要求的混凝土中，广泛应用于公路、桥梁、大坝、隧道、高层建筑等工程。

聚羧酸减水剂生产原料中聚醚质量达到85％以上，是影响减水剂性能和价格的最主要因素。目前聚醚单体对石化行业的严重依赖性，主要体现为石化资源紧张带来的主材成本升高；同时聚醚结构限制了PCE的性能突破。随着世界范围内可持续发展战略的转移，绿色化学己经成为国际化学学科前沿的重要核心部分。在水泥减水剂方面，日益短缺的石油资源和愈加重视的环保意识，催生了科学工作者新的追求，寻找到石油基产品的替代物—天然可再生材料。如何有效利用可再生的天然生物质原料或是生物质的工业副产物，将其资源化利用，应用于减水剂的生产，降低减水剂生产成本，实现减水剂行业的绿色化、生态化和可持续化，日益受到建材行业的广泛关注。木质素及其衍生物是自然界中分布最广、含量最多的天然高分子，属于可再生资源。它们分子结构中存在苯丙烷疏水骨架、酚羟基、醇羟基、羧基、磺酸基等功能基团，可进行化学改性，使其具有优良的开发与应用潜力。

而在现有制备方法中，普遍存在设备要求和能耗较高，需要使用高温高压、强碱条件，并且难以满足低碳节能的要求等环境问题，同时，在进行接枝改性时，存在枝接、共聚反应的转化利用率不高等问题。因此，亟需开发一种减少减水剂生产对石油化工产品的依赖，同时能够利用生物质工业副产物的减水剂。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种改性生物基高性能减水剂及其制备方法，本发明可减少高性能减水剂生产对石油化工产品的依赖，同时实现生物质工业副产物的高值化利用，降低高性能减水剂生产成本，利用木质素衍生物中疏水结构为侧链，产生空间位阻，替代不饱和聚醚；还原性糖氧化产物为羧基替代结构，增加锚固基团，减少不饱和羧酸的用量。

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：

一种改性生物基高性能减水剂，包括以下重量份的组分：

双键活化的木质素衍生物85～95％、还原性糖2～8％、不饱和羧酸1～6％、引发剂氧化组分0.8～1.5％、引发剂还原组分0.2～0.5％、底料链转移剂0.5～1.0％，以及A料链转移剂0.2～0.8％。

进一步地，包括以下重量份的组分：

双键活化的木质素衍生物85～90％、还原性糖4～6％、不饱和羧酸1～4％、引发剂氧化组分0.8～1.5％、引发剂还原组分0.2～0.5％、底料链转移剂0.5～1.0％，以及A料链转移剂0.2～0.5％。

进一步地，还包括在体系中终浓度为2.5～10ppm的催化剂；所述催化剂为氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、氯化锰、硫酸锰和硝酸锰中的至少一种。

进一步地，双键活化的木质素衍生物的制备方法为：