[发明专利]一种秸秆-淀粉基复合磺化减水剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种秸秆‑淀粉基复合磺化减水剂的制备方法及应用。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氧化‑磺化改性制得，该制备方法包括秸秆原料初碎、细碎、清洗、干燥、微碎预处理、秸秆‑淀粉混合物在螺旋挤出磺化改性反应机组中的一次氧化‑磺化改性、在常规反应釜中的二次氧化‑磺化改性，制备出高磺化度的秸秆‑淀粉基复合磺化减水剂，所制备的减水剂具有很好的减水分散性能，在掺量0.6％的情况下，减水率可达28％，具有较好的流动度和抗压强度，完全可代替常规减水剂使用，进一步推动低成本的秸秆‑淀粉基生物质混凝土减水剂产业化进程。

技术领域

本发明涉及生物质基减水剂，具体涉及一种秸秆-淀粉基复合磺化减水剂的制备方法及应用。

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，其中磺化淀粉是在淀粉分子上引入磺酸基生成的产物，磺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，磺化淀粉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。

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。