CN102050593A - 高效聚羧酸盐减水剂及其制备方法 - Google Patents

高效聚羧酸盐减水剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102050593A
CN102050593A CN 201010549474 CN201010549474A CN102050593A CN 102050593 A CN102050593 A CN 102050593A CN 201010549474 CN201010549474 CN 201010549474 CN 201010549474 A CN201010549474 A CN 201010549474A CN 102050593 A CN102050593 A CN 102050593A
Authority
CN
China
Prior art keywords
monomer
vinylformic acid
acrylamide
water reducer
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201010549474
Other languages
English (en)
Other versions
CN102050593B (zh
Inventor
刘亚青
孙友谊
蔡苇
崔鸿越
赵贵哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North University of China
Original Assignee
North University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North University of China filed Critical North University of China
Priority to CN 201010549474 priority Critical patent/CN102050593B/zh
Publication of CN102050593A publication Critical patent/CN102050593A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102050593B publication Critical patent/CN102050593B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/2641—Polyacrylates; Polymethacrylates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/16—Sulfur-containing compounds
    • C04B24/161—Macromolecular compounds comprising sulfonate or sulfate groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高效聚羧酸盐减水剂及其制备方法。在引发剂存在的条件下，以丙烯酸、烯丙基磺酸钠和丙烯酰胺为原料，采用自由基水溶液共聚法合成了一种高效聚羧酸盐减水剂。本发明的减水剂具有掺量低、减水率高、保坍性和和易性优异、无泌水泌浆现象等优点。当坍落度为80MM左右时，减水率至少可达30%。由于分子结构中具有特殊的功能官能团，本发明的减水剂具有缓凝作用，可降低水泥浆的流动阻力，且能防止水泥浆的滤失现象。本发明的制备聚羧酸盐减水剂的原材料价格低廉、制备工艺简单、无氮气通入，易于工业化生产。

Description

高效聚羧酸盐减水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂，具体是一种聚羧酸系减水剂及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的高速发展，建筑向大型化、高层化的方向发展，混凝土生产向集中搅拌的高品混凝土方面发展成为主导趋势。目前，我国市场上所销售的减水剂，80%以上是奈系减水剂，而萘系减水剂有限的原料已经远远低于生产混凝土减水剂的市场需求，主要原材料工业萘缺乏，价格上涨，导致生产萘系减水剂的成本加大，其价格在波动中逐年升高，不再低廉。
聚羧酸系减水剂在性能和质量上都比奈系减水剂有大幅度提高，具有掺量小、减水率高、保塑功能强以及本身与环境友好共存等特点，越来越成为混凝土外加剂不可缺少的组分之一。我国聚羧酸减水剂的研究起步较晚，目前虽然已有数种自制产品投入市场，但总的性能不是太好，而且稳定性较差。
目前大多数聚羧酸系减水剂由甲氧基聚乙二醇酯化合成大单体与其他单体共聚而成，其酯化过程中的带水剂通常采用苯或甲苯，而苯或甲苯蒸气是有毒物质。聚羧酸系减水剂的研究开发应从混凝土性能、价格、环保、可持续发展等多方面综合考虑，进一步朝高性能化、多功能化、生态化方向发展，价格低廉、合成工艺简单的聚羧酸系减水剂的研究对我国混凝土材料、建设工程的进步都具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高效聚羧酸盐减水剂及其制备方法。该高效聚羧酸盐减水剂具有掺量低、减水率高、保坍性和和易性优异等优点，可解决目前聚羧酸系减水剂存在的泌水与泌浆现象。此外，该减水剂的制备具有原料低廉、工艺简单、无氮气通入等特点。
解决以上问题，本发明采用的技术方案是：一种高效聚羧酸盐减水剂为具有如下结构通式的共聚物：
Figure 2010105494743100002DEST_PATH_IMAGE001
其中R1为CH3或H，R2为氢氧基，R3为SO3Na，M为铵基，a、b、c为共聚物的重复单元数，其中a=20～500，b=50～100, c=30～200。
本发明还提供高效聚羧酸盐减水剂的制备方法：
（1）反应物及配比关系
单体丙烯酰胺：单体烯丙基磺酸钠：单体丙烯酸摩尔比为0.5～2:0.5～4:0.25～2 引发剂用量为丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、丙烯酸三种单体质量总和的0.1%～2%，三种单体丙烯酸、丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠在所得的液态高效聚羧酸盐减水剂溶液中的总质量浓度为20～35%。
（2）制备过程
将单体丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠和引发剂配制成水溶液加入到反应容器中，搅拌升温到60℃，加入单体丙烯酸，调节pH值至3～12，继续升温至75～95℃，反应4h，反应结束后，产物冷却至室温，调节pH至6～7，则得液态高效聚羧酸盐减水剂。
本发明以丙烯酸、烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺等为原料，以自由基引发剂引发，所用引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠，采用水溶液共聚法合成三元共聚物。合成的减水剂中的各基团对水泥颗粒起着不同的作用，其中磺酸盐是典型的阴离子型表面活性剂，起着分散作用，羧基既有静电斥力作用又有一定的缓凝作用，具有缓凝作用的丙烯酰胺易与多种阴离子单体共聚。水溶液共聚合体系粘度较低，使混合、传热更均匀，而且使单体浓度维持在一个相对较低的状态，更利于聚合的稳定性，减少了凝胶效应，达到减水剂溶液固含量保持在20%～40%的要求。采用水溶液聚合，使用的溶剂水廉价、对环境无污染。
做为优选的技术方案，加入单体丙烯酸后，调节pH值为3；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。 
与现有聚羧酸系减水剂相比，本发明具有以下优点：
（1）原料价格低廉，采取一步合成法，工艺流程简单，可避免多步反应造成的资源浪费。
（2）反应体系中不含有Cl离子，对建筑材料无腐蚀作用。
（3）添加入混凝土中，无泌水泌浆现象，减水效果优良，当坍落度为80MM左右时，减水率至少可达30%，可单独使用，亦可与其他类型减水剂复配使用。
具体实施方式
实施例1
将3.6g丙烯酰胺、7.2g烯丙基磺酸钠，丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、丙烯酸三种单体质量总和0.1%的过硫酸铵投入到盛有40g蒸馏水的反应容器中，搅拌，加热，当体系温度升至60℃时，加入3.6g丙烯酸，加入25%NaOH溶液调节反应体系的pH至3，升温至75℃，反应4h, 反应结束后，待液体冷却至室温后，用25%NaOH溶液调节pH值至6～7, 所得淡黄色液体即为聚羧酸盐减水剂，其中，a= 35 ,b= 62,c= 120.
实施例2
将3.6g丙烯酰胺、7.2g烯丙基磺酸钠，丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、丙烯酸三种单体质量总和0.1%的过硫酸铵投入到盛有40g蒸馏水的反应容器中，搅拌，加热，反应物温度达60℃时，加入3.6g丙烯酸，加入25%NaOH溶液调剂反应体系pH至5，搅拌升温至75℃，反应4h, 反应结束后，待液体冷却至室温，用25%NaOH溶液调节pH值6～7之间, 所得淡黄色液体即聚羧酸盐减水剂，其中，a= 54,b=58 ,c= 113。
实施例3
将3.6g丙烯酰胺、7.2g烯丙基磺酸钠，丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、丙烯酸三种单体质量总和0.1%的过硫酸铵投入到盛有40g蒸馏水的反应容器中，搅拌，加热，当体系温度升至60℃时，加入3.6g丙烯酸，加入25%NaOH溶液调节反应体系的pH至7，升温至75℃，反应4h, 反应结束后，待液体冷却至室温后，用25%NaOH溶液调节pH值至6～7, 所得淡黄色液体即为聚羧酸盐减水剂，其中，a= 78,b=65 ,c= 125.。
实施例4
将3.6g丙烯酰胺、7.2g烯丙基磺酸钠，丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、丙烯酸三种单体质量总和0.1%的过硫酸铵投入到盛有40g蒸馏水的反应容器中，搅拌，加热，当体系温度升至60℃时，加入3.6g丙烯酸，加入25%NaOH溶液调节反应体系的pH至9，升温至75℃，反应4h, 反应结束后，待液体冷却至室温后，用25%NaOH溶液调节pH值至6～7, 所得淡黄色液体即为聚羧酸盐减水剂，其中，a=124 ,b=100 ,c= 98.。
实施例5
将3.6g丙烯酰胺、7.2g烯丙基磺酸钠，丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、丙烯酸三种单体质量总和0.1%的过硫酸铵投入到盛有40g蒸馏水的反应容器中，搅拌，加热，当体系温度升至60℃时，加入3.6g丙烯酸，加入25%NaOH溶液调节反应体系的pH至12，升温至75℃，反应4h, 反应结束后，待液体冷却至室温后，用25%NaOH溶液调节pH值至6～7, 所得淡黄色液体即为聚羧酸盐减水剂，其中，a= 213,b=65 ,c= 156.。
将实施例1至5制得的减水剂按水灰比0.36应用于水泥，测定其净浆流动度和强度。减水剂折固掺加量为水泥重量的1.0%，强度为减水后强度。各实例的净浆流动度和强度如表1所示：
表1
实施例 1 2 3 4 5
净浆流动度（mm） 290.1 276.3 282. 7 287.6 279.5
3d抗压强度比（%） ≥160 ≥160 ≥160 ≥160 ≥160
28d抗压强度比（%） ≥140 ≥140 ≥140 ≥140 ≥140
由表1可以看出，实例一中，净浆流动度的值在pH等于3时达到最大，最大值为290.1mm，随着体系pH值的增大，净浆流动度急速减小，并且净浆流动度基本呈现平缓状态，是由于pH对减水剂分子量的大小造成对净浆流动度的影响。
实施例6
将7.1g丙烯酰胺、7.2g烯丙基磺酸钠，丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、丙烯酸三种单体质量总和0.1%的过硫酸铵投入到盛有50g蒸馏水的反应容器中，搅拌，加热，当体系温度升至60℃时，加入3.6g丙烯酸，加入25%NaOH溶液调节反应体系的pH至3，升温至75℃，反应4h, 反应结束后，待液体冷却至室温后，用25%NaOH溶液调节pH值至6～7, 所得淡黄色液体即为聚羧酸盐减水剂，其中，a=78 ,b= 56,c=109 .。
实施例7
将3.6g丙烯酰胺、7.2g烯丙基磺酸钠，丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、丙烯酸三种单体质量总和2%的过硫酸铵投入到盛有50g蒸馏水的反应容器中，搅拌，加热，当体系温度升至60℃时，加入1.8g丙烯酸，加入25%NaOH溶液调节反应体系的pH至3，升温至75℃，反应4h, 反应结束后，待液体冷却至室温后，用25%NaOH溶液调节pH值至6～7, 所得淡黄色液体即为聚羧酸盐减水剂，其中，a=20 ,b= 50,c=200.。
实施例8
将14g丙烯酰胺、58g烯丙基磺酸钠，丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、丙烯酸三种单体质量总和1.5%的过硫酸钾投入到盛有159g蒸馏水的反应容器中，搅拌，加热，当体系温度升至60℃时，加入14g丙烯酸，加入25%NaOH溶液调节反应体系的pH至10，升温至85℃，反应4h, 反应结束后，待液体冷却至室温后，用25%NaOH溶液调节pH值至6～7, 所得淡黄色液体即为聚羧酸盐减水剂，其中，a=500 ,b= 85,c=109 .。
实施例9
将7.1g丙烯酰胺、29g烯丙基磺酸钠，丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、丙烯酸三种单体质量总和1.8%的过硫酸铵投入到盛有129g蒸馏水的反应容器中，搅拌，加热，当体系温度升至60℃时，加入7.2g丙烯酸，加入25%NaOH溶液调节反应体系的pH至3，升温至80℃，反应4h, 反应结束后，待液体冷却至室温后，用25%NaOH溶液调节pH值至6～7, 所得淡黄色液体即为聚羧酸盐减水剂，其中，a=78 ,b= 56,c=30.。
实施例10
将3.6g丙烯酰胺、58g烯丙基磺酸钠，丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、丙烯酸三种单体质量总和1.5%的过硫酸钠投入到盛有159g蒸馏水的反应容器中，搅拌，加热，当体系温度升至60℃时，加入7.2g丙烯酸，加入25%NaOH溶液调节反应体系的pH至3，升温至95℃，反应4h, 反应结束后，待液体冷却至室温后，用25%NaOH溶液调节pH值至6～7, 所得淡黄色液体即为聚羧酸盐减水剂，其中，a=78 ,b= 56,c=109 .。
 
实施例 1 6 7 8 9 10
外观 黄色粘性液体 黄色粘性液体 黄色粘性液体 黄色粘性液体 黄色粘性液体 黄色粘性液体
密度 1.12±0.02 1.09±0.02 1.08±0.02 1.10±0.02 1.1±0.02 1.1±0.02
固体含量 22±2 22±2 22±2 22±2 22±2 22±2
pH值 6.0±1 6.0±1 6.0±1 6.0±1 6.0±1 6.0±1
CL-含量 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
总碱量 ≤0.2% ≤0.2% ≤0.2% ≤0.2% ≤0.2% ≤0.2%
净浆流动度（mm） 290.1 306.2 294.8 278.6 268.3 290.35
减水率（%） 38.1 40.6 39.5 37.4 35.4 38.7
3d抗压强度比（%） ≥160 ≥160 ≥160 ≥160 ≥160 ≥160
28d抗压强度比（%） ≥140 ≥140 ≥140 ≥140 ≥140 ≥140

Claims (4)

1.一种高效聚羧酸盐减水剂，其特征在于：所述的聚羧酸盐减水剂为具有如下结构通式的共聚物：
其中R1为CH3或H，R2为氢氧基，R3为SO3Na，M为铵基，a、b、c为共聚物的重复单元数，其中a=20～500，b=50～100, c=30～200。
2.根据权利要求1所述的高效聚羧酸盐减水剂的制备方法，其特征在于：
（1）反应物及配比关系
单体丙烯酰胺：单体烯丙基磺酸钠：单体丙烯酸为0.5～2：0.5-4：0.25-2； 引发剂用量为丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、丙烯酸三种单体质量总和的0.1%～2%，三种单体丙烯酸、丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠在所得的液态高效聚羧酸盐减水剂溶液中的总质量浓度为20～35%；
（2）制备过程
将单体丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠和引发剂配制成水溶液加入到反应容器中，搅拌升温到60℃，加入单体丙烯酸，调节pH值至3～12，继续升温至75～95℃，反应4h，反应结束后，产物冷却至室温，调节pH至6～7，则得液态高效聚羧酸盐减水剂。
3.根据权利要求2所述的高效聚羧酸盐减水剂的制备方法，其特征在于：加入单体丙烯酸后，调节pH值为3。
4.根据权利要求3所述的高效聚羧酸盐减水剂的制备方法，其特征在于：引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。
CN 201010549474 2010-11-19 2010-11-19 高效聚羧酸盐减水剂及其制备方法 Expired - Fee Related CN102050593B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010549474 CN102050593B (zh) 2010-11-19 2010-11-19 高效聚羧酸盐减水剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010549474 CN102050593B (zh) 2010-11-19 2010-11-19 高效聚羧酸盐减水剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102050593A true CN102050593A (zh) 2011-05-11
CN102050593B CN102050593B (zh) 2012-06-20

Family

ID=43955452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010549474 Expired - Fee Related CN102050593B (zh) 2010-11-19 2010-11-19 高效聚羧酸盐减水剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102050593B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102358763A (zh) * 2011-07-21 2012-02-22 北京工业大学 一种用于抑制粘土副作用的外加剂的制备方法
CN108609891A (zh) * 2018-05-04 2018-10-02 厦门路桥翔通建材科技有限公司 一种聚羧酸型湿拌砂浆增塑剂及其制备方法
CN110423316A (zh) * 2019-08-13 2019-11-08 重庆三圣实业股份有限公司 一种液体抗离析剂及其制备方法
CN114230221A (zh) * 2022-01-19 2022-03-25 德宏州合鑫建筑材料开发有限公司 一种聚羧酸高性能减水剂及其制备方法与应用
CN114437295A (zh) * 2022-01-18 2022-05-06 东莞市中纺化工有限公司 一种无泡抗酚黄变剂及其制备方法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《硅酸盐通报》 20101031 崔鸿越等 一种聚羧酸盐减水剂的制备及性能研究 "2 实验"部分、摘要、"3.3 减水剂的固含量和产率测定"部分 1-4 第29卷, 第5期 2 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102358763A (zh) * 2011-07-21 2012-02-22 北京工业大学 一种用于抑制粘土副作用的外加剂的制备方法
CN108609891A (zh) * 2018-05-04 2018-10-02 厦门路桥翔通建材科技有限公司 一种聚羧酸型湿拌砂浆增塑剂及其制备方法
CN108609891B (zh) * 2018-05-04 2021-01-15 厦门路桥翔通建材科技有限公司 一种聚羧酸型湿拌砂浆增塑剂及其制备方法
CN110423316A (zh) * 2019-08-13 2019-11-08 重庆三圣实业股份有限公司 一种液体抗离析剂及其制备方法
CN114437295A (zh) * 2022-01-18 2022-05-06 东莞市中纺化工有限公司 一种无泡抗酚黄变剂及其制备方法与应用
CN114230221A (zh) * 2022-01-19 2022-03-25 德宏州合鑫建筑材料开发有限公司 一种聚羧酸高性能减水剂及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN102050593B (zh) 2012-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103450411B (zh) 一种高保坍聚羧酸减水剂的制备方法
CN101708973B (zh) 一种保水保塑型聚羧酸系减水剂及其制备方法
CN102358768B (zh) 一种改性醚类聚羧酸减水剂及其制备方法
CN101830663B (zh) 一种保坍型聚羧酸减水剂及其制备方法
CN102050593B (zh) 高效聚羧酸盐减水剂及其制备方法
CN103113036B (zh) 一种改性脂肪族高效减水剂及其制备方法
CN103613308B (zh) 减水型聚羧酸类混凝土保坍剂及其制备方法
CN104140503A (zh) 一种高减水高保坍型高性能聚羧酸减水剂的常温合成方法
CN102923989B (zh) 抗粘土型聚羧酸系减水剂及其制备方法
CN105236806A (zh) 具有高适应性的磷酸基改性聚羧酸减水剂及其制备方法
CN103723941B (zh) 一种与聚羧酸系减水剂复配使用的粘土抑制剂
CN103274632B (zh) 增强型水泥助磨剂及其制备方法
CN103554496B (zh) 一种缓凝保塑型聚羧酸减水剂及其制备方法
CN104371070B (zh) 一种酰胺/酰亚胺结构的聚羧酸混凝土高效减水剂及其制备方法
CN104177562A (zh) 一种缓释型适应性强的聚酯聚羧酸减水剂及其制备方法和应用
CN102515616A (zh) 复合保坍型聚羧酸减水剂及其制备方法
CN111018395A (zh) 一种缓蚀缓凝协效型水泥减水剂及其制备方法
CN103613307B (zh) 保坍型聚羧酸减水剂及其制备方法
CN101186460A (zh) 以烯丙基聚乙二醇为原料的聚羧酸系减水剂及其合成方法
CN102503216A (zh) 一种通用型聚羧酸减水剂的合成方法
CN101774779B (zh) 一种梳形聚磺酸结构小坍落度混凝土保塑剂
CN102408528B (zh) 一种强适应性聚羧酸系减水剂的制备方法
CN104926184B (zh) 一种聚羧酸系减水剂及其制备方法
CN102173641A (zh) 一种无热能耗超高效羧酸减水剂
CN102250295A (zh) 一种用于机制砂石的混凝土超塑化剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120620

Termination date: 20201119

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee