CN102807653B - 可与萘系减水剂复配的共聚羧酸系高效减水剂及制备方法 - Google Patents

可与萘系减水剂复配的共聚羧酸系高效减水剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种可与萘系减水剂复配的共聚羧酸系高效减水剂，它是由5~10%的马来酸酐、2~5%的磺酸基单体和0.2~1%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵三种单体，在过硫酸铵和双氧水复合引发剂引发下进行水溶液聚合，然后共聚产物烘干后与25~35%的聚乙二醇单甲醚在浓硫酸的催化下进行酯化而成。与现有技术相比，本发明所制备的共聚羧酸系高效减水剂，可与萘系减水剂复配使用，解决以往聚羧酸系减水剂与萘系减水剂不相容的缺陷。另外本发明不使用有机溶剂，操作简单，反应过程容易控制，绿色环保。

Description

可与萘系减水剂复配的共聚羧酸系高效减水剂及制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料中的混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种可与萘系减水剂复配的共聚羧酸系高效减水剂，特别涉及该种高效减水剂的制备方法。
背景技术
随着我国核电、水利、桥梁、隧道等大型基础设施的兴起，尤其是国家铁路客运专线网工程的规划实施，对聚羧酸系减水剂的市场需求持续增长。与传统的高效减水剂相比，聚羧酸系减水剂虽然具有保坍能力强、减水率高、分子结构灵活等优点，但是在全国大部分地区，萘系减水剂仍有很大的市场，尤其在商品混凝土领域更是如此。而目前的聚羧酸系减水剂与萘系减水剂不相容，混凝土搅拌站如果同时使用两种类型的减水剂，需要对相应的设备彻底清洗。聚羧酸系减水剂的这个缺陷成为其大面积推广的一大障碍，如能解决其与萘系减水剂的相容性问题，不仅能加快聚羧酸系减水剂的推广速度，而且聚羧酸系减水剂的低硫酸钠和低碱含量，对于一些对碱含量或硫酸钠含量有要求的泵送剂复配应用领域，也可提供更多的复配方案，而不像以往那样局限于使用高浓萘系减水剂或氨基磺酸系减水剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种原料来源易得、生产成本低、生产工艺简单、绿色环保的，最根本的是能够与萘系减水剂等其他减水剂复配使用的共聚羧酸系高效减水剂及其制备方法。
本发明涉及一种可与萘系减水剂复配的共聚羧酸系高效减水剂的制备方法，包括以下步骤： 
1）将马来酸酐、磺酸基单体和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵投入反应釜，升温至70℃并搅拌以使其均溶解于水中，并加入液碱中和； 
2）取过硫酸铵和双氧水溶于水中配成复合引发剂溶液，在3.5h内均匀的滴加入反应釜中，加完后保持在70℃继续搅拌1h，得到共聚中间产物H； 
3）升温至100℃并保温2h，蒸干中间产物H中的水分，加入聚乙二醇单甲醚并搅拌溶解； 
4）滴加浓硫酸，滴完后继续保温熟化5h；
5）降至室温并加入水和液碱，调节pH值为7~7.5。 
该种可与萘系减水剂复配的共聚羧酸系高效减水剂，按重量份数计，包括下述成分： 
马来酸酐：                           50~100； 
磺酸基单体：                         20~50； 
甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵：       2~10；
聚乙二醇单甲醚：                     250~350；
双氧水：                             1~10；
过硫酸铵：                           10~40；
浓硫酸：                             2~4；
液碱：                               50~80；
余量为水。
所述的磺酸基单体是烯丙基磺酸或其盐、甲基烯丙基磺酸或其盐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或盐等中的一种或几种的混合物。
本发明的有益效果：与萘系高效减水剂相容，在同一个搅拌站可以共同使用；与萘系减水剂复配后，可提高混凝土坍落度保持性的同时，不增加凝结时间；不含硫酸钠，与萘系复配可有效避免冬季硫酸钠结晶问题。
具体实施方式
以下用具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。 
所有实施例中原料份数均为质量比例，且实施例中所用原料使用如下代号：
代号 名称 代号 名称
MPEG 聚乙二醇单甲醚，分子量2000 SAS 烯丙基磺酸钠
DMC 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 MAD 马来酸酐
AMPS 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸 APS 过硫酸铵
MAS 甲基丙烯磺酸钠 HPS 双氧水
加水量没有明确要求，保证总体产物固含量约为40%，分配比例使固体原料方便溶解即可，具体用量见以下实施例。
实施例1。
在反应釜中加入70份MAD、25份AMPS和6份DMC，并加入70份去离子水，升温至70℃并搅拌以使其均溶解于水中，加入28份30%的液碱搅拌中和；取2.4份HPS和28份APS溶于190份去离子水中，制成引发剂溶液，在3.5h内均匀的滴加入反应釜中，加完后保持在70℃继续搅拌1h，得到共聚中间产物H；升温至100℃并保温2h，蒸干中间产物H中的水分，然后300份MPEG并搅拌溶解；0.5h内滴加3份浓硫酸，滴完后继续保温5h；降至室温后加水400份并加入液碱45份搅拌均匀即得到产品（JN-1）。 
实施例2。
在反应釜中加入80份MAD、40份SAS和7份DMC，并加入70份去离子水，升温至70℃并搅拌以使其均溶解于水中，加入34份30%的液碱搅拌中和；取3份HPS和22份APS溶于190份去离子水中，制成引发剂溶液，在3.5h内均匀的滴加入反应釜中，加完后保持在70℃继续搅拌1h，得到共聚中间产物H；升温至100℃并保温2h，蒸干中间产物H中的水分，然后270份MPEG并搅拌溶解；0.5h内滴加2.7份浓硫酸，滴完后继续保温5h；降至室温后加水400份并加入液碱48份搅拌均匀即得到产品（JN-2）。
实施例3。
在反应釜中加入55份MAD、25份MAS和4份DMC，并加入70份去离子水，升温至70℃并搅拌以使其均溶解于水中，加入25份30%的液碱搅拌中和；取5.5份HPS和24份APS溶于190份去离子水中，制成引发剂溶液，在3.5h内均匀的滴加入反应釜中，加完后保持在70℃继续搅拌1h，得到共聚中间产物H；升温至100℃并保温2h，蒸干中间产物H中的水分，然后310份MPEG并搅拌溶解；0.5h内滴加3.1份浓硫酸，滴完后继续保温5h；降至室温后加水400份并加入液碱42份搅拌均匀即得到产品（JN-3）。
应用实施例1。
评价实施例1~3中合成的共聚羧酸系高效减水剂、普通聚羧酸系减水剂及萘系减水剂的分散性能及坍落度保持能力，参照国家标准GB 8076-2008《混凝土外加剂》相关规定执行。试验水泥采用基准水泥，调整用水量使新拌混凝土初始坍落度为80mm±10mm。选用本公司生产的聚羧酸系高性能减水剂(GX)和山东某厂生产的萘系减水剂（FDN）样品作为对比，减水剂的掺量以折固后水泥的重量为基准计。试验结果见下表1：
表1  本发明与其它高效减水剂的混凝土性能对比
应用实施例2。
按照JC473-2001《混凝土泵送剂》标准要求，测试了用本发明的共聚羧酸系高效减水剂及萘系减水剂复配成泵送剂掺入混凝土后的混凝土性能，结果见表2，混凝土配合比为C: S: G: W= 390: 808: 1028:174，泵送剂掺量1.2%。从表2结果看来，本发明的共聚羧酸系高效减水剂复配成泵送剂后的坍落度损失小于萘系减水剂所复配的泵送剂，本发明的共聚羧酸系高效减水剂可以与萘系减水剂复配使用而减水率没有降低。
表2  本发明复配成泵送剂后的混凝土性能
注：表2中泵送剂配方中所用共聚羧酸系高效减水剂JN用量为折固后用量，配方组成除表中材料，余量为水。
虽然本发明通过实施例进行了描述，但实施例并非用来限定本发明。本领域技术人员可在本发明的精神的范围内，做出各种变形和改进，例如成分比例或时间范围的调整，这种调整后的效果是可预测的，所以其同样在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求相同或等同的技术特征所界定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种可与萘系减水剂复配的共聚羧酸系高效减水剂的制备方法，取各成分重量份数：
马来酸酐：                           50~100； 
磺酸基单体：                         20~50； 
甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵：       2~10；
聚乙二醇单甲醚：                     250~350；
双氧水：                             1~10；
过硫酸铵：                           10~40；
浓硫酸：                             2~4；
液碱：                               50~80；
水                                   若干；
其特征在于，包括以下步骤： 
1）将马来酸酐、磺酸基单体和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵投入反应釜，升温至70℃并搅拌以使其均溶解于水中，并加入液碱中和； 
2）取过硫酸铵和双氧水溶于水中配成复合引发剂溶液，在3~4h内均匀的滴加入反应釜中，加完后保持在60~80℃继续搅拌0.5~1.5h，得到共聚中间产物H； 
3）升温至90~110℃并保温1.5~2.5h，蒸干中间产物H中的水分，加入聚乙二醇单甲醚并搅拌溶解； 
4）滴加浓硫酸，滴完后继续保温熟化4~6h；
5）降至室温并加入水和液碱，调节pH值为7~7.5。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，磺酸基单体是烯丙基磺酸或其盐、甲基烯丙基磺酸或其盐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或盐中的一种或几种的混合物。
3.一种可与萘系减水剂复配的共聚羧酸系高效减水剂的制备方法，取各成分重量份数：
马来酸酐：                           50~100； 
磺酸基单体：                         20~50； 
甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵：       2~10；
聚乙二醇单甲醚：                     250~350；
双氧水：                             1~10；
过硫酸铵：                           10~40；
浓硫酸：                             2~4；
液碱：                               50~80；
水                                   若干；
其特征在于，包括以下步骤： 
1）将马来酸酐、磺酸基单体和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵投入反应釜，升温至70℃并搅拌以使其均溶解于水中，并加入液碱中和； 
2）取过硫酸铵和双氧水溶于水中配成复合引发剂溶液，在3.5h内均匀的滴加入反应釜中，加完后保持在70℃继续搅拌1h，得到共聚中间产物H； 
3）升温至100℃并保温2h，蒸干中间产物H中的水分，加入聚乙二醇单甲醚并搅拌溶解； 
4）滴加浓硫酸，滴完后继续保温熟化5h；
5）降至室温并加入水和液碱，调节pH值为7~7.5。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，磺酸基单体是烯丙基磺酸或其盐、甲基烯丙基磺酸或其盐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或盐中的一种或几种的混合物。
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