一種醇胺類早強(qiáng)劑及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種醇胺類早強(qiáng)劑及其制備方法和應(yīng)用。所述早強(qiáng)劑的主要成分為二乙醇單丙二醇胺，所述二乙醇單丙二醇胺的分子結(jié)構(gòu)如式（Ⅰ）所示。本發(fā)明以二乙醇胺和環(huán)氧丙醇在溶劑中反應(yīng)而得，制備方法簡單，條件溫和，不需要分離處理。所得早強(qiáng)劑具有優(yōu)良的早強(qiáng)性能，而且其與聚羧酸減水劑和無機(jī)鹽早強(qiáng)劑還具有良好的適配性，早強(qiáng)性能優(yōu)于常用的三乙醇胺、二乙醇單異丙醇胺等醇胺早強(qiáng)劑。（Ⅰ）。
【專利說明】
一種醇胺類早強(qiáng)劑及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及水泥/混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種醇胺類早強(qiáng)劑及其 制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥/混凝土早強(qiáng)劑是一類能加速水泥水化速度、促進(jìn)水泥/混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展 的外加劑。在預(yù)制構(gòu)件及蒸養(yǎng)混凝土、道路橋梁及其翻新補(bǔ)強(qiáng)等許多水泥/混凝土工程中， 早強(qiáng)劑的應(yīng)用具有重要意義。對(duì)于預(yù)制構(gòu)件和蒸養(yǎng)混凝土，使用早強(qiáng)劑可顯著縮短生產(chǎn)周 期，提高生產(chǎn)效率;在道路橋梁及其翻新補(bǔ)強(qiáng)工程中應(yīng)用早強(qiáng)劑可縮短工期，使道路和橋梁 能早日開通，帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0003] 常用的早強(qiáng)劑包括無機(jī)和有機(jī)兩大類。（1)無機(jī)早強(qiáng)劑包括強(qiáng)電解質(zhì)無機(jī)鹽和一 些強(qiáng)堿性的無機(jī)化合物，如硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、堿金屬氫氧化物、堿金屬碳酸鹽、堿 金屬硅酸鹽、堿金屬與堿土金屬鹵化物等，無機(jī)類早強(qiáng)劑一般用量較大，還可能影響混凝土 的后期強(qiáng)度和耐久性；（2)有機(jī)類早強(qiáng)劑包括有機(jī)醇胺、尿素和羧酸鹽等，其中有機(jī)醇胺類 早強(qiáng)劑廣受關(guān)注，與無機(jī)早強(qiáng)劑相比，用量少(通常用量為水泥的萬分之幾）、適應(yīng)溫度范圍 寬(從-5°C~90°C均可起到早強(qiáng)作用）、對(duì)鋼筋無腐蝕、不影響后期強(qiáng)度。
[0004] 目前最常使用的有機(jī)醇胺類早強(qiáng)劑包括三乙醇胺、三異丙醇胺、二乙醇單異丙醇 胺以及乙二胺與環(huán)氧乙烷的加成產(chǎn)物等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)不足尤其是有機(jī)醇胺類早強(qiáng)劑的技術(shù) 不足，提供一種新的醇胺類早強(qiáng)劑。含二乙醇單丙二醇胺的早強(qiáng)劑。
[0006] 本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供所述早強(qiáng)劑的制備方法。
[0007] 本發(fā)明還一要解決的技術(shù)問題是提供所述早強(qiáng)劑的應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0009] 提供一種醇胺類早強(qiáng)劑，所述早強(qiáng)劑的主要成分為二乙醇單丙二醇胺，所述二乙 醇單丙二醇胺的分子結(jié)構(gòu)如式(I)所示：
[0011]本發(fā)明同時(shí)提供所述早強(qiáng)劑的制備方法，是由二乙醇胺和環(huán)氧丙醇在溶劑中反應(yīng) 而得，其基本反應(yīng)可示意如下：
[0013] 具體地，是將二乙醇胺和環(huán)氧丙醇按一定比例加入溶劑中，維持在一定溫度下反 應(yīng)一定時(shí)間后，蒸餾除去溶劑即得所述醇胺類早強(qiáng)劑。
[0014] 優(yōu)選地，所述溶劑為異丙醇。
[0015] 優(yōu)選地，所述二乙醇胺和環(huán)氧丙醇的比例(摩爾比）為1~1.2:1。
[0016] 優(yōu)選地，所述反應(yīng)的溫度為40~50 °C。
[0017] 優(yōu)選地，所述反應(yīng)的溫度通過控制環(huán)氧丙醇的滴加速度進(jìn)行控制。
[0018] 進(jìn)一步地，所述制備方法包括以下步驟：
[0019] S1.將二乙醇胺和異丙醇置于反應(yīng)容器中，攪拌條件下，按一定比例滴加環(huán)氧丙 醇，控制環(huán)氧丙醇的滴加速度使反應(yīng)溫度介于40~50°C;
[0020] S2.環(huán)氧丙醇滴加完成后，繼續(xù)于40~50°C保溫反應(yīng)1~1.5h;
[0021] S3.步驟S2保溫反應(yīng)完成后，蒸餾除去異丙醇溶劑得到所述早強(qiáng)劑。
[0022] 優(yōu)選地，步驟S1所述二乙醇胺和環(huán)氧丙醇的比例(摩爾比）為1~1.2:1。
[0023] 優(yōu)選地，步驟S2所述保溫反應(yīng)的溫度為50°C，保溫反應(yīng)的時(shí)間為lh。
[0024]本發(fā)明同時(shí)提供所述化合物二乙醇單丙二醇胺作為一種新的醇胺類水泥/混凝土 早強(qiáng)劑的應(yīng)用。
[0025]在其應(yīng)用方面，其增強(qiáng)性能優(yōu)于二乙醇單異丙醇胺和三乙醇胺，且將其與聚羧酸 減水劑和/或無機(jī)鹽早強(qiáng)劑聯(lián)合應(yīng)用時(shí)，具有良好的適配性。
[0026]本發(fā)明的有益效果：
[0027] 本發(fā)明提供了一種新的醇胺類早強(qiáng)劑，具有優(yōu)良的早強(qiáng)劑性能。本發(fā)明科學(xué)設(shè)計(jì) 了所述早強(qiáng)劑的合成方法，使得產(chǎn)物中含二乙醇單丙二醇胺，其分子結(jié)構(gòu)中除一般的醇胺 結(jié)構(gòu)外，還含有丙二醇結(jié)構(gòu)，在混凝土應(yīng)用中，該結(jié)構(gòu)具有減縮效果，可以減少混凝土固化 過程中的收縮，從而提高混凝土強(qiáng)度。當(dāng)其應(yīng)用作為早強(qiáng)劑時(shí)，比現(xiàn)有常見的醇胺早強(qiáng)劑 (如三乙醇胺、二乙醇單異丙醇胺等)對(duì)混凝土強(qiáng)度的提高更有優(yōu)勢。因此，本發(fā)明同時(shí)提供 所述化合物二乙醇單丙二醇胺作為一種新的醇胺類水泥/混凝土早強(qiáng)劑的應(yīng)用。進(jìn)一步地， 在其應(yīng)用方面，將二乙醇單丙二醇胺與聚羧酸減水劑和/或無機(jī)鹽早強(qiáng)劑聯(lián)合應(yīng)用時(shí)，具有 良好的適配性。
[0028] 本發(fā)明同時(shí)提供了所述早強(qiáng)劑的制備方法，成功獲得一種新的早強(qiáng)劑。本發(fā)明制 備方法操作簡單，不涉及產(chǎn)物分離提純，容易實(shí)現(xiàn)。經(jīng)大量試驗(yàn)總結(jié)，即使產(chǎn)品中含有少量 的環(huán)氧丙醇開環(huán)聚合產(chǎn)物以及未反應(yīng)的二乙醇胺，本發(fā)明反應(yīng)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物環(huán)氧丙醇開 環(huán)聚合產(chǎn)物以及未反應(yīng)的二乙醇胺具有一定的早強(qiáng)或增強(qiáng)作用，不需要分離提純，條件溫 和，步驟明確，反應(yīng)時(shí)間短，簡單易行。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。下述實(shí)施例僅用于示例性說明，不能理 解為對(duì)本發(fā)明的限制。除非特別說明，下述實(shí)施例中使用的試劑為常規(guī)市購或商業(yè)途徑獲 得的試劑，除非特別說明，下述實(shí)施例中使用的方法和設(shè)備為本領(lǐng)域常規(guī)使用的方法和設(shè) 備。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 于反應(yīng)容器中加入50mL異丙醇和21g二乙醇胺，在攪拌下滴加14.8g環(huán)氧丙醇（二 乙醇胺與環(huán)氧丙醇摩爾比為1:1)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，控制環(huán)氧丙醇滴加速度使反應(yīng)溫度介 于40~50°C，環(huán)氧丙醇滴完后繼續(xù)在50°C下反應(yīng)lh，蒸餾除去異丙醇溶劑得產(chǎn)物。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] 于反應(yīng)容器中加入50mL異丙醇和25.2g二乙醇胺，在攪拌下滴加14.8g環(huán)氧丙醇 (二乙醇胺與環(huán)氧丙醇摩爾比為1.2:1)，控制環(huán)氧丙醇滴加速度使反應(yīng)溫度介于40~50°C， 環(huán)氧丙醇滴完后繼續(xù)在50°C下反應(yīng)lh，蒸餾除去異丙醇溶劑得產(chǎn)物。
[0034] 實(shí)施例3
[0035] 于反應(yīng)容器中加入50mL異丙醇和23. lg二乙醇胺，在攪拌下滴加14.8g環(huán)氧丙醇 (二乙醇胺與環(huán)氧丙醇摩爾比為1.1:1)，控制環(huán)氧丙醇滴加速度使反應(yīng)溫度介于40~50°C， 環(huán)氧丙醇滴完后繼續(xù)在50°C下反應(yīng)lh，蒸餾除去異丙醇溶劑得產(chǎn)物。
[0036] 實(shí)施例4
[0037]檢測實(shí)施例1、2、3所得產(chǎn)物可知，所得產(chǎn)物含二乙醇單丙二醇胺，其結(jié)構(gòu)式為：
[0039] 反應(yīng)產(chǎn)物中會(huì)含有少量的環(huán)氧丙醇開環(huán)聚合產(chǎn)物以及未反應(yīng)的二乙醇胺，無需分 離。
[0040] 為了說明本發(fā)明醇胺早強(qiáng)劑的優(yōu)勢，將本實(shí)施例1、2或3任一所得早強(qiáng)劑與市售的 常用早強(qiáng)劑二乙醇單異丙醇胺作膠砂對(duì)比實(shí)驗(yàn)，膠砂組成和實(shí)驗(yàn)結(jié)果請(qǐng)見表1。
[0041] 表1實(shí)施例1、2、3所得產(chǎn)物與二乙醇單異丙醇胺的膠砂實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果
[0043] *水泥:粵秀P · 0 42.5R;**對(duì)比例1:二乙醇單異丙醇胺
[0044]由表1可見，本發(fā)明早強(qiáng)劑與常用的二乙醇單異丙醇胺相比，具有稍許的減水功 能，配制相似流動(dòng)度砂漿的用水量稍少，成型后3d和7d的抗壓強(qiáng)度明顯更高，說明本發(fā)明實(shí) 施例1所得的醇胺早強(qiáng)劑性能優(yōu)于二乙醇單異丙醇胺。
[0045]大量文獻(xiàn)報(bào)道，醇胺類早強(qiáng)劑與無機(jī)鹽類早強(qiáng)劑復(fù)合使用常顯現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，特 別是與聚羧酸減水劑配合使用時(shí)，效果更為顯著。為了考察本發(fā)明早強(qiáng)劑與無機(jī)鹽早強(qiáng)劑 以及聚羧酸減水劑的復(fù)合使用效果，將實(shí)施例1、2、3中任一早強(qiáng)劑與市售常用的醇胺早強(qiáng) 劑三乙醇胺分別與無機(jī)鹽早強(qiáng)劑溴化鉀和硝酸鍶以及聚羧酸減水劑復(fù)合作膠砂對(duì)比實(shí)驗(yàn)， 膠砂組成和實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。
[0046]表2實(shí)施例1、2、3與三乙醇胺的膠砂實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果
[0048] *水泥:粵秀P · 0 42.5R;減水劑：東莞富盛實(shí)業(yè)有限公司聚羧酸減水劑2440,稀釋 為10%使用;***對(duì)比例4復(fù)合早強(qiáng)劑:溴化鉀:硝酸鍶:三乙醇胺:水=12.5: 25:3:160;本發(fā) 明產(chǎn)品:溴化鉀:硝酸鍶:實(shí)施例1、2、3任一例早強(qiáng)劑:水=12.5:25:3:160。
[0049]由表2可見，與三乙醇胺相比（對(duì)比例4)，本發(fā)明醇胺早強(qiáng)劑配制的砂漿流動(dòng)度略 低，但比與單用聚羧酸減水劑(對(duì)比例3)相比，在少用5g水的情況下流動(dòng)度相似;從成型的 坯體強(qiáng)度看，本發(fā)明實(shí)施例2配制的砂漿強(qiáng)度不管是3d還是7d的抗壓強(qiáng)度都最高?？梢姳景l(fā) 明醇胺早強(qiáng)劑與聚羧酸減水劑和無機(jī)鹽早強(qiáng)劑具有良好的適配性，增強(qiáng)性能優(yōu)于三乙醇 胺。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種醇胺類早強(qiáng)劑，其特征在于，所述早強(qiáng)劑的主要成分為二乙醇單丙二醇胺，所述 二乙醇單丙二醇胺的分子結(jié)構(gòu)如式(I)所示：2. 權(quán)利要求1所述醇胺類早強(qiáng)劑作為水泥/混凝土早強(qiáng)劑的應(yīng)用。3. 權(quán)利要求1所述醇胺類早強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于，是將二乙醇胺和環(huán)氧丙醇在 溶劑中反應(yīng)，蒸餾除去溶劑即得。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述醇胺類早強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于，所述溶劑為異丙醇。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述醇胺類早強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于，所述二乙醇胺和環(huán)氧丙 醇的摩爾比例為1~1.2:1。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述醇胺類早強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)的溫度為40~ 5(TC〇7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述醇胺類早強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)的溫度通過控 制環(huán)氧丙醇的滴加速度進(jìn)行控制。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述醇胺類早強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下 步驟：51. 將二乙醇胺和異丙醇置于反應(yīng)容器中，攪拌條件下，按一定比例滴加環(huán)氧丙醇，控 制環(huán)氧丙醇的滴加速度使反應(yīng)溫度介于40~50°C ;52. 環(huán)氧丙醇滴加完成后，繼續(xù)于40~50 °C保溫反應(yīng)1~1.5h;53. 步驟S2保溫反應(yīng)完成后，蒸餾除去異丙醇溶劑得到所述早強(qiáng)劑。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述醇胺類早強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于，步驟S1所述二乙醇胺和 環(huán)氧丙醇的摩爾比例為1~1.2:1;步驟S2所述保溫反應(yīng)的溫度為50°C，保溫反應(yīng)的時(shí)間為1 h〇10. 權(quán)利要求3至9任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的醇胺類早強(qiáng)劑作為水泥/混凝土早 強(qiáng)劑的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C07C215/12GK106045362SQ201610392181
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月2日
【發(fā)明人】梁暉, 盧江, 徐文烈, 潘亞宏, 梁登泰
【申請(qǐng)人】中山大學(xué), 廣州尊創(chuàng)晉業(yè)新材料科技有限公司