CN102936110B - 一种木质素磺酸盐—聚羧酸共聚复合高性能减水剂及制备方法 - Google Patents

一种木质素磺酸盐—聚羧酸共聚复合高性能减水剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种木质素磺酸盐—聚羧酸共聚复合高性能减水剂及制备方法。高性能减水剂包括木质素磺酸盐5-30份、甲基烯丙基聚氧乙烯醚20-30份、丙烯酸2-5份、过硫酸铵1-5份和氢氧化钠4-15份，还包括组分为水。其制备方法以木质素磺酸盐、甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸，在过硫酸铵的作用下直接合成，氢氧化钠中和而得。本发明采用天然可再生材料，价格低廉，产品性能稳定，减水率高，保塌性好，增强效果显著，掺入混凝土后不易泌水、离析、抓底，有效地避免中、低强度混凝土中出现的露砂、蜂窝、开裂渗漏等质量问题，提高了安全性能。

Description

一种木质素磺酸盐—聚羧酸共聚复合高性能减水剂及制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及到一种木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂及制备方法。
背景技术
聚羧酸系减水剂作为继萘系脂肪族系和氨基磺酸盐系减水剂之后研制生产成功的新型高性能减水剂，以其掺量较低、增强效果好、对混凝土凝结时间影响较小、坍落度保持性较好、与水泥和掺合料适应性相对较好、对混凝土干缩性影响较小、生产过程中不使用甲醛和不排出废液等突出特点，受到研究者和部分应用者的推崇，且已在很多重大工程中得到成功应用。然而，聚羧酸减水剂生产原料主要来自石油，价格昂贵，生产成本高；尤其使用时对掺量的极其敏感，不易控制；特别与高碱水泥以及含泥量较大、粒径较小的砂石料适应性差，给聚羧酸的实际应用和推广带来了难题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的是针对现有聚羧酸减水剂原材料料昂贵、对掺量敏感性和相容性差的问题，提供了一种木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂及制备方法，本发明解决了上述现有的缺陷，产品性能稳定，减水率高，保塌性好，价格低廉，且掺入混凝土后不易出现泌水、离析、抓底等现象。
2.技术方案
一种木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂，所述高性能减水剂包括木质素磺酸盐、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(简称HPEG)、丙烯酸(C3H4O2)、过硫酸铵(简称APS)、氢氧化钠(NaOH)，各组分的重量份数为：
一种木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂，还包括组分水。
所述减水剂以木质素磺酸盐、甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸，在过硫酸铵的作用下直接合成，氢氧化钠中和而制得。
所述的木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂，其中，所述木质素磺酸盐为山东高唐多元木质素有限公司生产的改性木质素磺酸钠，原材料为棕褐色液体，密度1.250±0.200g/ml，固含量为40.00±2.00%。
所述的木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂，其中，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚相对分子量为2650~2950。
所述木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：在常压下，将甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶于水中，加入反应釜，加热至30℃~40℃，搅拌混合30~40分钟；
步骤2：加入过硫酸铵，搅拌5~20分钟；
步骤3：向反应釜滴加丙烯酸溶液和木质素磺酸盐，用时3.5~6小时，逐步升温，滴加完温度控制在55℃~65℃；
步骤4：55℃~65℃恒温反应2~4小时；
步骤5：待物料冷却至35℃~45℃后，用氢氧化钠调节pH值6-8。
步骤4中所述的逐步升温，分三个阶段，反应前期时间为1~1.5小时，温度控制在40℃~45℃,反应中期时间为1.5~2.5小时，温度控制在45℃~55℃，反应后期时间为1~2小时，温度控制在55℃~65℃。
3.有益效果
本发明立足于木质素磺酸盐和甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子结构基础上，在分子设计应用理论指导下，根据性能需要对其作适当的调整，设计出了含有减水基团的分子结构。木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂的主链为线形结构，侧链为强极性的短支链，结构中保持了亲水基与疏水基的平衡，达到了高性能减水剂的技术要求。
本发明的木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂，为暗黄色至浅褐色透明液体，各项指标均符合国标GB8076-2008《混凝土外加剂》要求，固体含量为20%~50%。在混凝土中掺入水泥质量的0.3%~1.5%的该产品，使混凝土具有 很大的坍落度，且用水量减少25%~40%，28天强度提高130%~165%，更重要是，可以解决高性能减水剂对掺量的敏感性，与高碱水泥以及含泥量较大、粒径较小的砂石料适应性差等问题。
本发明采用天然可再生材料，价格低廉，产品性嫩稳定，减水率高，保塌性好，掺入混凝土后不易泌水，离析，抓底，有效地避免中、低强度混凝土中出现的露砂、蜂窝、开裂渗漏等质量问题，提高了安全性能。
具体实施方式
实施例1
一种木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂，原材料组成及重量份数如下：木质素磺酸盐5份，甲基烯丙基聚氧乙烯醚20份，丙烯酸2份，过硫酸铵1份，氢氧化钠4份，其余为水；所述木质素磺酸盐为山东高唐多元木质素有限公司生产的改性木质素磺酸钠，原材料为棕褐色液体，密度1.250±0.200g/ml，固含量为40.00±2.00%，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚相对分子量为2650~2950。合成工艺为：(1)准确称取各原材料，将甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶于水中，加入反应釜，加热至40℃，搅拌混合30分钟。(2)加入过硫酸铵，搅拌5分钟。(3)向反应釜滴加丙烯酸溶液和木质素磺酸盐，用时3.5小时；逐步升温，反应前期时间为1小时，温度为在45℃；反应中期时间为1.5小时，温度为55℃；反应后期时间为1小时，温度为65℃。(4)温度控制在65℃，继续反应2小时；(5)待物料冷却至45℃时，用氢氧化钠调节pH值7；所制备的高性能减水剂为浅褐色透明液体，固体含量为20%。
实施例2
一种木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂，原材料组成及重量份数如下：木质素磺酸盐30份，甲基烯丙基聚氧乙烯醚30份，丙烯酸5份，过硫酸铵5份，氢氧化钠15份，其余为水。合成工艺为：(1)准确称取各原材料，将甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶于水中，加入反应釜，加热至30℃，搅拌混合40分钟。(2)加入过硫酸铵，搅拌20分钟。(3)向反应釜滴加丙烯酸溶液和木质素磺酸盐，用时6小时；逐步升温，反应前期时间为1.5小时，温度为在40℃；反应中期时间为2.5小时，温度为45℃；反应后期时间为2小时，温度为55℃。(4)温度控制在55℃，继续反应4小时；(5)待物料冷却至35℃时，用氢氧化钠调 节pH值8，所制备的高性能减水剂为暗黄色透明液体，固体含量为50%。
实施例3
一种木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂，原材料组成及重量份数如下：木质素磺酸盐5份，甲基烯丙基聚氧乙烯醚30份，丙烯酸5份，过硫酸铵5份，氢氧化钠4份，其余为水，所述木质素磺酸盐为山东高唐多元木质素有限公司生产的改性木质素磺酸钠，原材料为棕褐色液体，密度1.250±0.200g/ml，固含量为40.00±2.00%，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚相对分子量为2650~2950。合成工艺为：(1)准确称取各原材料，将甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶于水中，加入反应釜，加热至40℃，搅拌混合30分钟。(2)加入过硫酸铵，搅拌5分钟。(3)向反应釜滴加丙烯酸溶液和木质素磺酸盐，用时4.5小时；逐步升温，反应前期时间为1.5小时，温度为在45℃；反应中期时间为2小时，温度为55℃；反应后期时间为1小时，温度为65℃。(4)温度控制在65℃，继续反应4小时；(5)待物料冷却至45℃时，用氢氧化钠调节pH值6，所制备的高性能减水剂为暗黄色液体，固体含量为30%。
实施例4
一种木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂，原材料组成及重量份数如下：木质素磺酸盐15份，甲基烯丙基聚氧乙烯醚25份，丙烯酸4份，过硫酸铵2份，氢氧化钠8份，其余为水。合成工艺为：(1)准确称取各原材料，将甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶于水中，加入反应釜，加热至40℃，搅拌混合30分钟。(2)加入过硫酸铵，搅拌5分钟。(3)向反应釜滴加丙烯酸溶液和木质素磺酸盐，用时3.5小时；逐步升温，反应前期时间为1小时，温度为在45℃；反应中期时间为1.5小时，温度为55℃；反应后期时间为1小时，温度为65℃。(4)温度控制在65℃，继续反应2小时；(5)待物料冷却至45℃时，用氢氧化钠调节pH值7，所制备的高性能减水剂为暗黄色液体，固体含量为30%。
实施例5
一种木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂，原材料组成及重量份数如下：木质素磺酸盐10份，甲基烯丙基聚氧乙烯醚20份，丙烯酸2份，过硫酸铵1份，氢氧化钠4份，其余为水，所述木质素磺酸盐为山东高唐多元木质素有限公司生产的改性木质素磺酸钠，原材料为棕褐色液体，密度1.250±0.200g/ml， 固含量为40.00±2.00%，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚相对分子量为2650~2950。合成工艺为：(1)准确称取各原材料，将甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶于水中，加入反应釜，加热至40℃，搅拌混合30分钟。(2)加入过硫酸铵，搅拌15分钟。(3)向反应釜滴加丙烯酸溶液和木质素磺酸盐，用时3.5小时；逐步升温，反应前期时间为1小时，温度为在45℃；反应中期时间为1.5小时，温度为55℃；反应后期时间为1小时，温度为65℃。(4)温度控制在65℃，继续反应2小时；(5)待物料冷却至45℃时，用氢氧化钠调节pH值6，所制备的高性能减水剂为暗黄色液体，固体含量为40%。
本发明与萘系减水剂、脂肪族减水剂、某市售聚羧酸减水剂(简称PC)和某市售木质素-聚羧酸复配型减水剂(简称复配PC)的性能对比，见表1
表1本发明实施例制备的产品与其他减水剂的性能对比表
本发明上述实施例制备的减水剂采用天然可再生材料，价格低廉，产品性能稳定，减水率高，保塌性好，增强效果显著，掺入混凝土后不易泌水，离析，抓底，有效地避免中、低强度混凝土中出现的露砂、蜂窝、开裂渗漏等质量问题，提高了安全性能。

Claims (4)

1.一种木质素磺酸盐—聚羧酸共聚复合高性能减水剂，其特征在于，所述高性能减水剂包括木质素磺酸盐、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、过硫酸铵和氢氧化钠，各组分的重量份数为：
木质素磺酸盐 5-30份
甲基烯丙基聚氧乙烯醚 20-30份
丙烯酸 2-5份
过硫酸铵 1-5份
氢氧化钠 4-15份，还包括组分为水，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚相对分子量为2650～2950；所述木质素磺酸盐为山东高唐多元木质素有限公司生产的改性木质素磺酸钠，原材料为棕褐色液体，密度1.250±0.200g/ml，固含量为40.00±2.00％。
2.根据权利要求1所述的木质素磺酸盐—聚羧酸共聚复合高性能减水剂，其特征在于，所述高性能减水剂为暗黄色至浅褐色透明液体，固体含量为20％～50％。
3.根据权利要求2所述的木质素磺酸盐—聚羧酸共聚复合高性能减水剂，其特征在于，所述高性能减水剂由木质素磺酸盐5份，甲基烯丙基聚氧乙烯醚30份，丙烯酸5份，过硫酸铵5份，氢氧化钠4份，余量为水组成。
4.根据权利要求1-3之一所述的木质素磺酸盐—聚羧酸共聚复合高性能减水剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：称取材料，在常压下，将甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶于水中，加入反应釜，加热至30℃～40℃，搅拌混合30～40分钟；
步骤2：加入过硫酸铵，搅拌5～20分钟；
步骤3：向反应釜滴加丙烯酸溶液和木质素磺酸盐，用时3.5～6小时，逐步升温，滴加完温度控制在55℃～65℃；
步骤4：55℃～65℃恒温反应2～4小时；
步骤5：待物料冷却至35℃～45℃后，用氢氧化钠调节pH值6-8；步骤3中所述的逐步升温，分三个阶段，反应前期时间为1～1.5小时，温度控制在40℃～45℃，反应中期时间为1.5～2.5小时，温度控制在45℃～55℃，反应后期时间为1～2小时，温度控制在55℃～65℃。
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