[发明专利]一种原位聚合表面改性的氧化镁膨胀剂及其制备方法和应用

说明书

一种原位聚合表面改性的氧化镁膨胀剂及其制备方法和应用，改性剂的制备：将亲水性丙烯酸酯类低聚物、羟基丙烯酸单体加入到容器中，在水浴锅中室温搅拌，然后加入引发剂，混合后搅拌得到改性剂；改性氧化镁膨胀剂的制备：将预先装有氧化镁膨胀剂的容器置于水浴锅，然后将改性剂逐滴加入容器中，同时升温至60‑100℃，搅拌0.5‑3小时，得到改性氧化镁膨胀剂。本发明利用合理的改性和分散工艺，使改性剂均匀分散在氧化镁膨胀剂中，在氧化镁表面发生原位聚合反应，形成化学键，从而延长水化时间，增加硬化后混凝土的膨胀量，大幅度提高混凝土的耐久性。

技术领域

本发明属于建筑材料混凝土外加剂技术领域，特别是涉及一种改性氧化镁膨胀剂及其制备方法和应用。

背景技术

混凝土自浇筑后便一直发生体积收缩，容易造成开裂、渗漏，影响混凝土耐久性能。针对混凝土体积收缩问题，人们逐渐开发出各种类型的混凝土膨胀剂以补偿混凝土收缩，提高耐久性。混凝土膨胀剂逐渐发展为混凝土行业中用量最大的外加剂之一，广泛应用于各类大型的混凝土施工工程，成为防止混凝土收缩开裂的有效产品。

目前常见的膨胀剂主要是硫铝酸盐类和氧化钙类膨胀剂，而氧化镁膨胀剂不同于其他类型混凝土膨胀剂，其特点在于氧化镁膨胀剂膨胀性能可以调控设计。氧化镁膨胀剂是通过煅烧富镁矿物经粉磨而制得的。煅烧温度和保温时间对氧化镁的水化活性和膨胀性能有显著影响。高温煅烧的氧化镁，称死烧氧化镁，水化活性低，早期几乎不膨胀，开始产生膨胀所需时间长，可能需延迟至数年方产生膨胀。在此期间，原来趋于稳定的混凝土受到死烧氧化镁膨胀应力的影响而开裂破坏，造成安定性不良的问题。因此水泥熟料中严格限制处于死烧状态的游离氧化镁的含量。

但是低温煅烧的氧化镁膨胀剂活性高、水化快，导致部分膨胀能消耗在混凝土塑性阶段，影响其后期的补偿收缩作用。提高氧化镁膨胀剂膨胀性能，延缓氧化镁膨胀剂熟料与水的接触，增加混凝土硬化后的有效膨胀能，是推动氧化镁膨胀剂发展的重要一环。本发明利用亲水性丙烯酸酯类低聚物、羟基丙烯酸单体、引发剂，在氧化镁膨胀剂表面进行原位聚合，包覆在氧化镁表面形成核壳结构，延缓水化，以此来调控氧化镁膨胀剂膨胀性能。本发明所述的改性氧化镁膨胀剂可直接加入到混凝土中，减少混凝土塑性阶段的无效水化，增加硬化后混凝土的膨胀量，可用于混凝土结构的抗裂防渗，大幅度提高混凝土的耐久性。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种原位聚合表面改性的氧化镁膨胀剂及其制备方法和应用，通过原位聚合反应制备一种改性的氧化镁膨胀剂，该改性氧化镁膨胀剂由比表面积为5-150m²/g氧化镁膨胀剂、平均分子量小于600的亲水性丙烯酸酯类低聚物、羟基丙烯酸单体、引发剂组成。利用合理的改性和分散工艺，使改性剂均匀分散在氧化镁膨胀剂中，在氧化镁表面发生原位聚合反应，形成化学键，从而延长水化时间，增加硬化后混凝土的膨胀量，大幅度提高混凝土的耐久性。

技术方案：一种原位聚合表面改性的氧化镁膨胀剂的制备方法，制备步骤为：（1）改性剂的制备：将5-50质量份的亲水性丙烯酸酯类低聚物、1-20质量份的羟基丙烯酸单体加入到容器中，在水浴锅中室温搅拌5-30分钟，然后加入0.05-3质量份的引发剂，混合后搅拌10-30分钟得到改性剂；（2）改性氧化镁膨胀剂的制备：将预先装有100质量份氧化镁膨胀剂的三容器置于水浴锅，然后将5-40质量份的改性剂逐滴加入容器中，同时升温至60-100℃，搅拌0.5-3小时，得到改性氧化镁膨胀剂。

优选的，上述亲水性丙烯酸酯类低聚物为聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯或甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯。

优选的，上述羟基丙烯酸单体为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯。

优选的，上述引发剂为偶氮类引发剂或过氧化物类引发剂。