CN103193925B - 一种具有抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液及其制备方法。本发明采用的技术方案不仅本身具有较好的抗泥或耐泥作用，既可以单独使用和单独添加，也可以与聚羧酸减水剂混合使用，能够提高聚羧酸减水剂的抗泥或耐泥性能。本发明具有以下几个方面的明显特点：（1）分子结构新颖，主链带有酯基，阳离子，对普通砂石料，特别对高含泥砂石料具有较好的效果，如果单独使用，掺量为固体0.01-0.22%（以所有胶凝材料重量计）。（2）分子结构中，无缓凝组分，不同的季节不影响混凝土的正常凝结时间。（3）可以和减水剂复合使用或单独使用，好于市场同类产品，市场上的产品只能单独使用，不能和减水剂同时混合使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于高含泥量的净浆，砂浆和混凝土中，当天然砂，机制砂或石子的含泥量大于3%的混凝土配合料配比中，能够改善新拌混凝土的流动度，如坍落度或扩展度，尤其涉及一种具有抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液制备方法。
背景技术
水泥浆，砂浆和混凝土材料是用量最大的一种现代建筑材料，为国家经济建设中的城市建设，基础设施建设，工业民用建筑，水利工程，军事工程，运输工程等各类工程中大量广泛使用。混凝土材料的特性之一是抗压强度，耐久型和新拌混凝土的工作性等作为主要设计指标。根据混凝土强度规律，决定水泥基建筑材料的抗压强度的决定因素是水灰比，高强水泥基材料需要的水灰比越小，即单位体积用水量越低，材料强度越高。为了保持新拌水泥基材料的可施工性和工作性能，必须有一定的水才能满足材料的强度和施工性的要求。为了进一步降低水灰比，人们发明了木质素磺酸盐类减水剂，萘系磺酸盐甲醛缩合物，三聚氰胺磺化甲醛缩聚物，丙酮磺化甲醛缩合物和聚羧酸高效减水剂，将这类材料加入到混凝土中可以显著降低水泥基复合材料的水灰比（w/c）,这类具有表面活性的高分子分散剂，解决了强度和施工性的基本要求，满足了现代水泥基以混凝土为代表的材料的现代化施工的需要。由于天然的砂石越来越少，人们采用机制砂石，高含泥量砂石来取代高质量的天然砂石。当砂石含泥量大于2%，所配置的混凝土需要更多的水，较多的水可以降低混凝土的耐久性和强度。当混凝土中使用最新一代聚羧酸减水剂时，高含泥量可以显著降低减水剂的减水效果，使新拌混凝土的流动性如坍落度，扩展度显著下降。本研究抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液，可以改善混凝土中使用高含泥的砂石出现的这类问题，这正是本发明的目的。
发明内容
本发明主要是针对现有技术中聚羧酸混凝土减水剂在使用过程中的出现的问题，当混凝土配合比中的砂石含泥量高于3%，新拌混凝土的坍落度或流动度明显变小，需要增加混凝土中的单方用水量而提出的一种具有抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液及其制备方法，该水溶性聚合物具有阳离子特性，主链的侧链具有酯基和阳离子结构。
本发明的另一个目的在于提供上述具有抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种具有抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液及其制备方法，该水溶性聚合物是有下列单体在聚合引发剂的作用下进行水溶液聚合而成：
1）单体A为丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丙酯，甲基丙烯酸丁酯中的一种或两种以上混合单体，单体A占反应物重量的0.1-99.9%；
2）单体B为阳离子单体、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)，二甲基二烯丙基氯化铵（DADMAC）中的一种或两种混合物；单体B占总反应物总量的0.1-99.9%；
3）再加以上述两种单体反应物总重100-300%的去离子水。
一种制备上述任意一种技术方案所述的具有抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液，该方法包括以下步骤：
1）将一定量的去离子水投入四口反应瓶中，在氮气保护下，用水浴或油浴加热到50-85℃；
2）分别滴加A,B和链转移剂的混合水溶液，另外滴加聚合反应引发剂的水溶液；
3）控制单体和引发剂溶液同时加完，滴加时间为4个小时，滴加完成后，再保温4个小时；滴加时间占聚合时间的50%，即可得到所述的抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液。
其中，
所述的聚合反应引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化氢、甲醛合次硫酸氢钠和抗坏血酸中的一种或两种混合物；所用聚合反应引发剂的量为反应单体总量的0.1-20%。
步骤2）中，反应温度为40-85℃，优选为50-80℃。
步骤2）中，所述的链转移剂为巯基乙酸或巯基丙酸或甲基丙烯磺酸钠。
本发明采用的技术方案不仅本身具有较好的抗泥或耐泥作用，既可以单独使用和单独添加，也可以与聚羧酸减水剂混合使用，能够提高聚羧酸减水剂的抗泥或耐泥性能。总之，本发明的抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液与目前市场上的类似产品相比，具有以下几个方面的明显特点：
（1）分子结构新颖，主链带有酯基，阳离子，对普通砂石料，特别对高含泥砂石料具有较好的效果，如果单独使用，掺量为固体0.01-0.22%（以所有胶凝材料重量计）。
（2）分子结构中，无缓凝组分，不同的季节不影响混凝土的正常凝结时间。
（3）可以和减水剂复合使用或单独使用，好于市场同类产品，市场上的产品只能单独使用，不能和减水剂同时混合使用。
具体实施方式
为更进一步说明本发明的内容，特列举以下实施例。实施例以说明的方式给出，但绝不局限于本发明的内容。本发明的保护范围以权利要求说明书为准。
实施例1
单体A5g(丙烯酸羟丙酯)
单体B50g(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵DMC，60%水溶液)
将60g去离子水投入到四口烧瓶中，用氮气吹三次，用油浴加热到50℃。分别滴加单体A,B，链转移剂巯基乙酸0.33g和30克去离子水混合物溶液（1），2g过硫酸铵和30g去离子水的引发剂的水溶液（2）。两个液体同时滴加，滴加时间4个小时，保温时间4个小时，降温到50℃。得到含量为20%的聚合物水溶液。记为阻泥剂C-1。
实施例2
单体A5g(丙烯酸羟丙酯)和5g(丙烯酸羟丙酯)
单体B50g(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵DMC，60%水溶液)
将75g去离子水投入到四口烧瓶中，用氮气吹三次，用油浴加热到60℃。分别滴加单体A,B，链转移剂巯基丙酸0.33g和35克去离子水混合物溶液（1），2g过硫酸铵和40g去离子水的引发剂的水溶液（2）。两个液体同时滴加，滴加时间3个小时，保温时间3个小时，降温到30℃。得到含量为40%的聚合物水溶液。记为阻泥剂C-2。
实施例3
单体A15g(甲基丙烯酸羟乙酯)
单体B25g(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵DAC，60%水溶液)和25g二甲基二烯丙基氯化铵（DADMAC）
将80g去离子水投入到四口烧瓶中，用氮气吹三次，用油浴加热到70℃。分别滴加单体A,B，链转移剂巯基丙酸0.33g和35克去离子水混合物溶液（1），2g过硫酸铵和45g去离子水的引发剂的水溶液（2）。两个液体同时滴加，滴加时间5个小时，保温时间5个小时，降温到30℃。得到含量为40%的聚合物水溶液。记为阻泥剂C-3。
实施例4
单体A20g(丙烯酸甲酯)
单体B50g(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵DMC，60%水溶液)
将100g去离子水投入到四口烧瓶中，用氮气吹三次，用油浴加热到80℃。分别滴加单体A,B，链转移剂甲基烯丙基磺酸钠1.6g和40克去离子水混合物溶液（1），2g过硫酸铵和60g去离子水的引发剂的水溶液（2）。两个液体同时滴加，滴加时间6个小时，保温80℃时间6个小时，降温到30℃。得到含量为40%的聚合物水溶液。记为阻泥剂C-4。
注：每个试验（40%聚羧酸减水剂1.2克），阻泥剂和减水剂混合后使用。40%聚羧酸减水剂为奥克化学扬州有限的产品。
泥净浆流动度，外加剂掺量为1.2g,84g水，水泥42.5高特硅酸盐水泥。混凝土实验采用同样水泥，40%的聚羧酸减水剂掺量为0.20%（折成固体含量，水泥重量），加入蒙脱土5%取代砂的重量，阻泥剂掺量为0.02%（折成固体含量，水泥重量）混凝土坍落度和坍落度损失参照国标JC473-2001《混凝土泵送剂》的相关标准执行。
Claims (5)
1.一种具有抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液的制备方法，其特征在于，包括有单体A、单体B，
1）单体A为丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丙酯，丙烯酸丁酯,甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丙酯，甲基丙烯酸丁酯中的一种或两种以上混合单体，单体A占反应物重量0.1-28.6%；
2）单体B为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC），甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)，二甲基二烯丙基氯化铵（DADMAC）中的一种或两种混合物；单体B占总反应物总量的71.4-99.9%；
还包括单体A、单体B总重量100%-300%的去离子水；
还包括聚合反应引发剂和链转移剂；
还包括聚羧酸减水剂；
其步骤为：
1）将单体A、单体B总重量100%-300%的去离子水投入四口反应瓶中，在氮气保护下，用水浴或油浴加热到40-85℃；
2）分别滴加单体A，B和链转移剂的混合水溶液，另外滴加聚合反应引发剂的水溶液；
3）控制单体和引发剂溶液同时加完，滴加时间为3-6个小时，滴加完成后，保温3-6个小时；
4）和聚羧酸减水剂复配而成。
2.根据权利要求1所述的具有抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液的制备方法，其特征在于：聚合反应引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化氢、甲醛合次硫酸氢钠和抗坏血酸中的一种或两种混合物。
3.根据权利要求1所述的具有抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液的制备方法，其特征在于：所用聚合反应引发剂的量为反应单体总量的0.1-20%。
4.根据权利要求1所述的具有抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液的制备方法，其特征在于：步骤2）中，反应温度为40-85℃。
5.根据权利要求1所述的具有抗泥或耐泥性能的聚合物水溶液的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述的链转移剂为巯基乙酸或巯基丙酸或甲基丙烯酸磺酸钠。
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