CN102504135B - 用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法，其特征是包括：取60～70质量份的聚烯烃衍生物、5～15质量份马来酸酐、10～20质量份甲基丙烯酸、2～10质量份自由基引发剂投入反应釜中，加入140～220质量份水，搅拌，升温至60～90℃；保持温度60～90℃下、反应3～6h，反应完毕，降至室温后，用碱性pH调节剂调解反应后物料的pH为6～8，即制得淡黄色的缓凝高效减水剂产品，产品中固体物的质量百分比含量为30～50%。本发明生产工艺及设备简单，易实现规模产业化生产，产品对硅酸盐水泥及煅烧石膏材料的缓凝效果明显，减水率高。
Description
技术领域
本发明属于缓凝减水剂，涉及一种用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法。特别适用于硅酸盐水泥、煅烧石膏的外加剂。
背景技术
自从上20世纪90年代中后期聚羧酸减水剂研制成功以来，聚羧酸减水剂以其高减水率，坍落度损失小，有效提高胶凝材料的结构密实程度，改善胶凝材料施工性，解决胶凝材料引气问题，备受国内外建筑界的关注。除此之外，聚羧酸减水剂稳定性好，产品环保，经济效益高。但目前而言，绝大多数的聚羧酸减水剂的开发和生产都是用于水泥基材料领域，应用于石膏领域的发展缓慢，能同时应用于这两方面的聚羧酸减水剂为数更少。
目前，大部分缓凝减水剂都是以缓凝剂、减水剂及水调配出来的复合型缓凝减水剂。现有技术中， CN1626470A公开了一种硅酸盐水泥用高效缓凝减水剂，以FDN减水剂、可溶性豆蛋白、缓凝剂、防腐剂按照适当比例调和而成，虽然在其中添加了可溶性豆蛋白与木质磺酸钠降低了产品的成本具有较好的经济效益，但产品性能不理想。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种对硅酸盐水泥及煅烧石膏材料的缓凝效果明显、减水率高的用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法。
本发明的内容是：一种用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法，其特征是包括下列步骤：
a、取60～70质量份的聚烯烃衍生物、5～15质量份马来酸酐、10～20质量份甲基丙烯酸、2～10质量份自由基引发剂投入反应釜中，加入140～220质量份水，搅拌，升温至60～90℃；
所述聚烯烃衍生物是烯丙基聚氧乙烯醚-1200、烯丙基聚氧乙烯醚-2400中的一种或两种的混合物；
所述自由基引发剂是过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或两种以上的混合物；
b、保持温度60～90℃下、反应3～6h，反应完毕，降至室温后，用碱性pH调节剂调解反应后物料的pH为6～8，即制得淡黄色的缓凝高效减水剂产品（或称：缓凝型聚羧酸减水剂），产品中固体物的质量百分比含量为30～50%。
本发明的内容中：所述水较好的是蒸馏水或去离子水。
本发明的内容中：步骤a中所述甲基丙烯酸可以替换为丙烯酸。
本发明的内容中：步骤a中所述甲基丙烯酸还可以替换为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的两种或两种以上的混合物。
本发明的内容中：步骤b中所述碱性pH调节剂可以是氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种或两种以上的混合物。
本发明的内容中：制得的缓凝高效减水剂产品用于掺加在硅酸盐水泥中，其掺量为水泥质量的0.1～5.0%，优选掺量为水泥质量的0.3～2.5%。
本发明的内容中：制得的缓凝高效减水剂产品用于掺加在煅烧石膏中，其掺量为石膏质量的0.1～7.0%，优选掺量为石膏质量的0.7～4.0%。
与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：
（1）本发明依据聚羧酸合成原理，聚烯烃衍生物在水溶液中与不饱和酸（或酸酐、不饱和酸相应酯类及其混合物）进行自由基共聚反应，制得用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂，制备出的产品可用于煅烧石膏材料中，也可用于硅酸盐水泥材料中；制备工艺简单，工序简便，容易操作，实用性强；
（2）采用本发明，制得的缓凝高效减水剂产品同时具有缓凝和减水作用，由于产品结构特性，可均匀吸附水泥及煅烧石膏颗粒表面并通过醚键等于周围水形成氢键，在颗粒表面产生一层物质膜，从而提高了水泥分散能力并延长了水化时间，硅酸盐水泥材料可延长凝结时间数十小时，煅烧石膏材料数小时；硅酸盐水泥材料减水率可达近40%，煅烧石膏标稠用水量可达31.6%，产品性能良好；
（3）本发明原料易得，成本低，在常压、低温下生产，生产工艺条件易于控制，设备简单，易于推广，容易实现规模产业化生产；产品对硅酸盐水泥及煅烧石膏材料的缓凝效果明显、减水率高。
具体实施方式
下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1：
取70质量份（单位可以为千克，后同）的烯丙基聚氧乙烯醚-1200、10质量份的甲基丙烯酸、10质量份马来酸酐、2质量份过硫酸铵投入到反应釜中，加入160质量份蒸馏水，搅拌并升温至85℃，保温反应5h，反应完毕，降至室温，加入pH碱性调节剂，调节反应液至中性即得到产品。
石膏测试：
测试上述实施例1中合成的缓凝型高效减水剂对煅烧石膏标准稠度用水量、凝结时间的影响。煅烧石膏采用α型石膏和β型石膏，石膏经过200目筛子筛选，选择按照GB/T17669.4-1999进行测试。减水剂掺量（折固含量）为石膏质量的2.0%。结果见表1。
表1：
从表1可见，加入缓凝聚羧酸高效减水剂后，石膏的标稠用水量减少显著，初凝和终凝时间逐渐拉大，说明此发明对石膏建筑材料有较高的减水和缓凝作用。
硅酸盐水泥试验：
测试上述实施例1中合成的缓凝型高效减水剂对水泥净浆流动度、减水率、凝结时间的影响。水泥为P.O-42.5 R普通硅酸盐水泥，按照GB/T 8077-2000进行测试。其中水灰比为0.29，减水剂掺量（折固含量）为水泥质量的0.5%，其结果见表2。
表2：
从表2可见，使用本发明的缓凝聚羧酸高效减水剂作，凝结时间有较大幅度提高，延长了水泥的缓凝时间，减水率也达到了39%。
实施例2：
一种用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法，包括下列步骤：
a、取60质量份（单位可以为千克，后同）的聚烯烃衍生物、5质量份马来酸酐、10质量份甲基丙烯酸、2质量份自由基引发剂投入反应釜中，加入140质量份水，搅拌，升温至60～90℃；
所述聚烯烃衍生物是烯丙基聚氧乙烯醚-1200、烯丙基聚氧乙烯醚-2400中的一种或两种的混合物；
所述自由基引发剂是过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或两种以上的混合物；
b、保持温度60～90℃下、反应3h，反应完毕，降至室温后，用碱性pH调节剂调解反应后物料的pH为6～8，即制得淡黄色的缓凝高效减水剂产品（或称：缓凝型聚羧酸减水剂）。
实施例3：
一种用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法，包括下列步骤：
a、取70质量份（单位可以为千克，后同）的聚烯烃衍生物、15质量份马来酸酐、20质量份甲基丙烯酸、10质量份自由基引发剂投入反应釜中，加入220质量份水，搅拌，升温至60～90℃；
所述聚烯烃衍生物是烯丙基聚氧乙烯醚-1200、烯丙基聚氧乙烯醚-2400中的一种或两种的混合物；
所述自由基引发剂是过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或两种以上的混合物；
b、保持温度60～90℃下、反应6h，反应完毕，降至室温后，用碱性pH调节剂调解反应后物料的pH为6～8，即制得淡黄色的缓凝高效减水剂产品（或称：缓凝型聚羧酸减水剂）。
实施例4：
一种用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法，包括下列步骤：
a、取65质量份（单位可以为千克，后同）的聚烯烃衍生物、10质量份马来酸酐、15质量份甲基丙烯酸、6质量份自由基引发剂投入反应釜中，加入180质量份水，搅拌，升温至60～90℃；
所述聚烯烃衍生物是烯丙基聚氧乙烯醚-1200、烯丙基聚氧乙烯醚-2400中的一种或两种的混合物；
所述自由基引发剂是过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或两种以上的混合物；
b、保持温度60～90℃下、反应4.5h，反应完毕，降至室温后，用碱性pH调节剂调解反应后物料的pH为6～8，即制得淡黄色的缓凝高效减水剂产品（或称：缓凝型聚羧酸减水剂）。
实施例5：
一种用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法，包括下列步骤：
a、取60～70质量份的聚烯烃衍生物、5～15质量份马来酸酐、10～20质量份甲基丙烯酸、2～10质量份自由基引发剂投入反应釜中，加入140～220质量份水，搅拌，升温至60～90℃；
所述聚烯烃衍生物是烯丙基聚氧乙烯醚-1200、烯丙基聚氧乙烯醚-2400中的一种或两种的混合物；
所述自由基引发剂是过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或两种以上的混合物；
b、保持温度60～90℃下、反应3～6h，反应完毕，降至室温后，用碱性pH调节剂调解反应后物料的pH为6～8，即制得淡黄色的缓凝高效减水剂产品（或称：缓凝型聚羧酸减水剂）。
实施例6—11：
一种用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法，包括下列步骤：
a、取60～70质量份的聚烯烃衍生物、5～15质量份马来酸酐、10～20质量份甲基丙烯酸、2～10质量份自由基引发剂投入反应釜中，加入140～220质量份水，搅拌，升温至60～90℃；
所述聚烯烃衍生物是烯丙基聚氧乙烯醚-1200、烯丙基聚氧乙烯醚-2400中的一种或两种的混合物；
所述自由基引发剂是过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或两种以上的混合物；
b、保持温度60～90℃下、反应3～6h，反应完毕，降至室温后，用碱性pH调节剂调解反应后物料的pH为6～8，即制得淡黄色的缓凝高效减水剂产品（或称：缓凝型聚羧酸减水剂），产品中固体物的质量百分比含量为30～50%。
各实施例中各原料组份的组成和质量份见下表3：
表3：各实施例的组成和质量份
上述实施例2—11中：所述水较好的是蒸馏水或去离子水。
上述实施例2—11中：步骤a中所述甲基丙烯酸可以替换为丙烯酸。
上述实施例2—11中：步骤a中所述甲基丙烯酸可以替换为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的两种或两种以上的混合物。
上述实施例2—11中：步骤b中所述碱性pH调节剂可以是氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种或两种以上的混合物。
上述实施例2—11制得的缓凝高效减水剂产品用于掺加在硅酸盐水泥中，其掺量为水泥质量的0.1～5.0%，优选掺量为水泥质量的0.3～2.5%。
上述实施例2—11制得的缓凝高效减水剂产品用于掺加在煅烧石膏中，其掺量为石膏质量的0.1～7.0%，优选掺量为石膏质量的0.7～4.0%。
上述实施例中：所采用的各原料均为市售产品。
上述实施例中：所述质量（重量）份可以均是克或千克。
上述实施例中：各步骤中的工艺参数(温度、时间、浓度等)和各组分用量数值等为范围的，任一点均可适用。
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。
本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
Claims (5)
1. 一种用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法，其特征是包括下列步骤：
a、取60～70质量份的聚烯烃衍生物、5～15质量份马来酸酐、10～20质量份甲基丙烯酸、2～10质量份自由基引发剂投入反应釜中，加入140～220质量份水，搅拌，升温至60～90℃；
所述聚烯烃衍生物是烯丙基聚氧乙烯醚-1200；
所述自由基引发剂是过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或两种以上的混合物；
所述水是蒸馏水或去离子水；
b、保持温度60～90℃下、反应3～6h，反应完毕，降至室温后，用碱性pH调节剂调解反应后物料的pH为6～8，即制得淡黄色的缓凝高效减水剂产品。
2.按权利要求1所述用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法，其特征是：步骤a中所述甲基丙烯酸替换为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的两种或两种以上的混合物。
3.按权利要求1所述用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法，其特征是：步骤b中所述碱性pH调节剂是氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种或两种以上的混合物。
4.按权利要求1所述用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法，其特征是：制得的缓凝高效减水剂产品用于掺加在硅酸盐水泥中，其掺量为水泥质量的0.1～5.0%。
5.按权利要求1所述用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法，其特征是：制得的缓凝高效减水剂产品用于掺加在煅烧石膏中，其掺量为石膏质量的0.1～7.0%。
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