CN102516475A - 一种聚羧酸系混凝土减水剂 - Google Patents

Abstract

一种聚羧酸系混凝土减水剂，为由单体A、B、C、D和E共聚而成的共聚物，共聚物的重均分子量为20000～50000，其中：A为烯丙基聚乙二醇醚或甲基烯丙基聚乙二醇醚，其重均分子量为800～4000；B为马来酸酐；C为丙烯酸或甲基丙烯酸；D为2-丙烯酰胺；E为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。以摩尔份计，共聚物各单体的配比为：当A为1.0，B为0.4～2.0，C为1.0～3.0，D为0.1～1.0；(A+B+C+D)∶E为100∶(0.5～1.8)。与现有技术相比，本发明的优点是在低掺量的情况下，仍能赋予混凝土良好的分散保持性，净浆流动度经时损失的控制明显优于一般的聚羧酸系减水剂。

Description

一种聚羧酸系混凝土减水剂

技术领域

本发明涉及一种混凝土减水剂，特别涉及聚羧酸系的混凝土减水剂。

背景技术

减水剂是一种重要的混凝土外加剂，它可以大大降低混凝土的水灰比，增加流动度，改善混凝土的施工性能，提高混凝土的强度和耐久性。早期常用的减水剂主要有萘磺酸甲醛缩合物、三聚氰胺甲醛缩合物、氨基磺酸盐等几类，但这几类减水剂在实际应用中存在着塌落度损失大、减水率相对较低、环境污染严重等问题。聚羧酸系减水剂是新一代高性能减水剂，具有掺量低、减水率高、坍落度损失控制好、分子结构设计可塑性强等优点，而且生产过程中基本无“三废”排放，不会造成环境污染。如中国专利ZL97126334.5，ZL00103594.0，ZL00127294.2等均推出了具有各自特色的聚羧酸系减水剂。

聚羧酸系减水剂的性能特点主要得益于它们多带有丰富的侧链，可形成理想的梳形分子结构；另一方面，聚羧酸系减水剂分子链上存在较多外露的强负电极性基团，如羧基、酰胺基等，强负电极性基团的静电排斥作用可促使水泥颗粒较好地保持分散状。但一般随着时间的推移，强负电极性基团容易被水泥颗粒包裹而失去静电排斥作用，因此现有的聚羧酸系减水剂在分散保持性方面仍不十分理想，如净浆流动度的经时损失往往较为明显。

发明内容

本发明提供了一种新的聚羧酸系混凝土减水剂，它具有更为良好的分散保持性，从而解决了现有技术存在的技术问题。

以下是本发明具体的技术方案：

一种聚羧酸系混凝土减水剂，它为由单体A、B、C、D和E共聚而成的共聚物，共聚物的重均分子量为20000～50000，其中：

A为烯丙基聚乙二醇醚或甲基烯丙基聚乙二醇醚，其重均分子量为800～4000；

B为马来酸酐；

C为丙烯酸或甲基丙烯酸；

D为2-丙烯酰胺；

E为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；

以摩尔份计，共聚物各单体的配比为：

当A为1.0，B为0.4～2.0，C为1.0～3.0，D为0.1～1.0；

而，(A+B+C+D)∶E为100∶(0.5～1.8)。

上述共聚物各单体的配比中当A为1.0，B最好为0.4～1.5，C最好为1.4～2.0，D最好为0.5～0.8；而(A+B+C+D)∶E最好为100∶(0.8～1.3)。

上述共聚物的重均分子量最好为25000～35000。

本发明通过对聚合单体的合理选择，使得共聚物具有非常理想的分子结构，主链由马来酸酐、2-丙烯酰胺、丙烯酸、(甲基)烯丙基构成，侧链由亲水性活性基团聚乙二醇链构成。当聚合物分子吸附在水泥颗粒上时，主链上的极性基团羧酸基提供静电排斥力而具分散作用，亲水性的聚乙二醇支链伸展在液相中产生空间位阻效应而保持流动性。其关键还在于聚合物分子量中引入了N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，即单体E。N，N’-亚甲基双丙烯酰胺相当于一种交联剂，能使相邻的主链交联，这种交联结构会在水-水泥体系的碱性条件下发生缓慢水解，逐渐释放出具有静电排斥力的基团。当主链上的极性基团因水泥颗粒的包裹而失去静电排斥力时，新释放的极性基团能适时发挥作用，于是分散性能的经时损失便得到了缓解。

与现有技术相比，本发明的优点是在低掺量的情况下，仍能赋予混凝土良好的分散保持性，净浆流动度经时损失的控制明显优于一般的聚羧酸系减水剂。

下面结合实施例对本发明的细节作进一步的描述。

具体实施方式

一、减水剂的合成

【实施例1～10】

合成反应在容积为800mL并带有搅拌器、温度计、滴液漏斗的玻璃反应器中进行。

将所需量的单体A加水稀释至浓度为70wt％左右，投入反应器。启动搅拌，加热升温，系统温度达到60℃时，加入所需量的单体B和D，继续升温到85℃。取所需量的单体C和E，加水稀释至浓度为70wt％左右(浓度为单体C和E合计)，配制为滴加液I。取适量引发剂过硫酸铵，加水稀释至浓度为70wt％，配制成滴加液II。系统温度控制为85℃，以分离位置同时向系统中滴加滴加液I和II，滴加时间控制为3～5小时。滴加完成后，继续控制温度85℃，保温反应2小时。

反应结束后，系统冷却到55℃，慢慢加入浓度为20wt％的NaOH水溶液中和反应物，至反应物呈透明状，遂得聚羧酸系减水剂产品。

【比较例1～3】

除配制滴加液I时不加入单体E外，其余同实施例1～10。

各实施例和比较例聚羧酸系减水剂聚合物的单体见表1，各单体的配比和聚合物重均分子量见表2、3。

表1.

表2.

表3.

二、分散保持性评价

将各实施例和比较例得到的减水剂进行净浆流动度经时损失的测试，测试条件为：取P.O42.5级万荣牌水泥300克，以水灰比0.29伴制水泥浆，加入减水剂，减水剂折固掺量为0.15wt％。测试方法按GB/T 8077-2000，结果见表4。

表4.

Claims (4)

1.一种聚羧酸系混凝土减水剂，它为由单体A、B、C、D和E共聚而成的共聚物，共聚物的重均分子量为20000～50000，其中：

A为烯丙基聚乙二醇醚或甲基烯丙基聚乙二醇醚，其重均分子量为800～4000；

B为马来酸酐；

C为丙烯酸或甲基丙烯酸；

D为2-丙烯酰胺；

E为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；

以摩尔份计，共聚物各单体的配比为：

当A为1.0，B为0.4～2.0，C为1.0～3.0，D为0.1～1.0；

而，(A+B+C+D)∶E为100∶(0.5～1.8)。

2.根据权利要求1所述的聚羧酸系混凝土减水剂，其特征在于所述的共聚物各单体的配比中当A为1.0，B为0.4～1.5，C为1.4～2.0，D为0.5～0.8。

3.根据权利要求1所述的聚羧酸系混凝土减水剂，其特征在于所述的共聚物各单体的配比中(A+B+C+D)∶E为100∶(0.8～1.3)。

4.根据权利要求1所述的聚羧酸系混凝土减水剂，其特征在于所述的共聚物的重均分子量为25000～35000。