CN103214206B - 一种缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓释型聚羧酸减水剂，是一种聚羧酸减水剂溶液，包含：聚合物水溶液：由三种成分聚合而成：A聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚的水溶液；B丙烯酸和/或甲基丙烯酸和/或衣康酸，和/或三者的酯；C丙烯磺酸钠和/或甲基丙烯磺酸钠；碱性水溶液，用于中和聚合物水溶液。本发明的缓释型聚羧酸减水剂碱含量低、坍落度保持性优异，用于混凝土操作省力，水泥拌合物具有高流动性和高保坍性以及良好的和易性，并且生产工艺简单，反应条件容易控制，无环境污染。

Description

一种缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种缓释型聚羧酸减水剂，属于建筑材料领域。

背景技术

与萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐等高效减水剂相比较，聚羧酸减水剂具有更为优异的性能，例如掺量低、减水率高、新拌混凝土流动性及保坍性好、低收缩、增强潜力大、环境友好等特点，已成为近些年减水剂发展与应用的方向。由于国内水泥品种众多且水泥品质波动较大、混凝土砂石料品质较差(含泥量和含石粉量很高以及某些机制砂品质很差)等众多原因，采用通用型聚羧酸减水剂所配置的混凝土也会出现一些问题，其中最主要的问题就是坍落度经时损失过大，尤其是长时间长距离运输时，就会导致混凝土坍落度损失很快，这不但影响施工还会极大的影响混凝土的性能及质量。

为了解决以上问题，已有的解决方案所采用的方法是复配一些缓凝剂和保水剂，但该方法效果不明显且适应性较差，复配不善还可能影响混凝土性能。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种缓释型聚羧酸减水剂，可以安全有效地解决混凝土坍落度损失的问题，具有良好的应用效果和市场前景。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种缓释型聚羧酸减水剂，是一种聚羧酸减水剂溶液，包含：聚合物水溶液：由三种成分聚合而成：A聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚的水溶液；B丙烯酸和/或甲基丙烯酸和/或衣康酸，和/或三者的酯；C丙烯磺酸钠和/或甲基丙烯磺酸钠；碱性水溶液，用于中和聚合物水溶液。

如本领域技术人员所知，聚合反应，为了保证持续进行和聚合链的扩展，所述聚合物水溶液的形成过程为：在A成分中加入B成分、C成分，通过引发剂、链转移剂、交联剂进行聚合反应。

其中所用的引发剂、链转移剂、交联剂是为了保证聚合反应持续、顺利进行的辅料。

上述的减水剂，经过申请人实验证明，单独采用本发明的缓释型聚羧酸减水剂配制的混凝土，当20wt％浓度的该减水剂掺量为水泥重量的1％时，混凝土拌合物坍落度可达16cm，1h坍落度可增至21cm，2h基本无明显损失；与通用型聚羧酸减水剂复配，可以实现混凝土拌合物坍落度可达20cm，1h坍落度基本无损有所失甚至增长；混凝土表面无泌水线、无大气泡、色差小、混凝土外观质量好；碱含量低；不含氯离子，对钢筋无腐蚀性；产品适应性强，适应于多种规格、型号的水泥。

本发明的减水剂，产品性能稳定，长期贮存不分层、无沉淀；产品无毒无污染，不含甲醛，对环境安全等优点。

相应的，本发明提供了上述减水剂的制备方法，包括下述步骤：

在A成分中加入B成分、C成分，加入引发剂、链转移剂，在60～80℃进行聚合反应，保温反应一段时间后降温至60℃，加入交联剂，保温反应1h，降至40℃再用碱性溶液中和到pH＝6～7，即得聚羧酸减水剂溶液。

上述步骤中，反应的时间是可以根据反应的实际情况有本领域技术人员灵活掌握的，优选的，引发剂在90～180min加完；聚合反应时间为6±0.5h。

上述的制备方法，利用聚氧乙(丙)烯醚水溶液中加入(甲基)丙烯酸或衣康酸及其酯和甲基丙烯磺酸钠共聚，在反应的过程中无需氮气保护，反应温度较为稳定，加料程序简单，反应条件易于控制，简化了制备工艺，提高了生产效率，降低了生产成本。

在本发明的进一步详述和具体实施中，公开了所用的各种成分的优选类型，以便更好、更清楚的描述本发明，然而这种详细描述并不构成对本发明的特别限制，不依靠这些细节信息而采用本发明技术领域其他通用的化学材料，只要其符合本发明上述对各组成成分名称所做的限定，依旧属于本发明的保护范围。

其中，所述碱性水溶液为金属离子的碱性水溶液，如氢氧化钠溶液、氢氧化钾水溶液、氨水等，优选的为氢氧化钠水溶液，通过氢氧化钠水溶液将将聚合物水溶液中和至pH为6～7。

其中，所述引发剂用于引发单体进行聚合反应，优选过硫酸铵和/或过硫酸钠。

其中，链转移剂用于与活性链发生链转移反应、且生成新活性链，优选为巯基乙酸和/或巯基丙酸。

其中，交联剂用于使聚合物相互键合交联成网络结构，优选为多元醇和/或多元胺，包括但不限于乙二醇、丙三醇、3，3’一二氯-4，4‘：二苯基甲烷二胺(MOCA)、丙二醇双-(4，4’一二氨基)苯甲酸酯等中的一种或一种以上的混合物。

在本发明的更进一步详述和具体实施中，公开了所用的各种成分的优选用量，以便更好、更清楚的描述本发明，然而这种详细描述并不构成对本发明的特别限制，不依靠这些特别用量限定，而是加入其他量的单体、辅料等，反应也是可以顺利进行的，申请人在下述中提供的用量是各成分的较佳或最佳用量。既能保证反应快速顺利进行，又尽可能避免了多余的原料浪费。对于各成分用量的变换依旧属于本发明的保护范围。

其中，在本发明的减水剂及其制备方法中，各成分的用量比为：A成分与B成分的摩尔比为1∶1.0～15；C成分与B成分的摩尔比为1∶2.0～9.0；引发剂用量为A、B、C摩尔数和的1％～8％；链转移剂为A、B、C摩尔数和的1％～3％；交联剂为A、B、C摩尔数和的0.1％～8％，均以摩尔量计。

优选的，A成分与B成分的摩尔比为1∶6；C成分与B成分的摩尔比为1∶5.0。

优选的，引发剂用量为A、B、C摩尔数和的2.5％；链转移剂的用量为A、B、C摩尔数和的1.9％；交联剂的用量为A、B、C摩尔数和的2.0％。

本发明的减水剂以及制备方法，可以得到不同浓度的缓释型聚羧酸减水剂，优选的是通过各成分用量调整，所得缓释型聚羧酸减水剂质量浓度为45％。

本发明的减水剂采用不饱和聚醚多元醇醚作为活性功能大单体，并选择有相应聚羧酸基团的不饱和小单体及相关助剂，在水溶性体系中通过自由基聚合，所得到是一种缓释型聚羧酸减水剂，可以安全有效地解决混凝土坍落度损失的问题，效果良好。

具体实施方式

在下述实施例中，所述份数为质量份数。

实施例1：

将分子量为2400的聚氧乙烯醚120.00份和水115.71份，放入反应容器中，升温，在65±5℃温度下，搅拌使反应物完全溶解，再向容器中滴加溶有丙烯酸14.4份+甲基丙烯磺酸钠8.64份+13份甲基丙烯酸酯+质量百分比为10％的疏基丙酸溶液10.00份的水溶液与5％过硫酸铵溶液60.00份，控制滴加速度，分别在150±10分钟和180±10分滴完，保持温度在65±5℃，继续反应1小时。降温至60±5℃加入2.4份，冷却后再加入约30％氢氧化钠溶液5份调节PH＝6.5±0.5，得到本发明的45％聚羧酸高性能混凝土减水剂。

实施例2

将分子量为2400的聚氧乙烯醚120.00份和水115.71份，放入反应容器中，升温，在65±5℃温度下，搅拌使反应物完全溶解，再向容器中滴加溶有丙烯酸14.4份+甲基丙烯磺酸钠8.64份+10.4份甲基丙烯酸酯+质量百分比为10％的疏基丙酸溶液10.00份的水溶液与5％过硫酸铵溶液60.00份和，控制滴加速度，分别在150±10分钟和180±10分滴完，保持温度在65±5℃，继续反应1小时。降温至60±5℃加入2.4份，冷却后再加入约30％氢氧化钠溶液5份调节PH＝6.5±0.5，得到本发明的45％聚羧酸高性能混凝土减水剂。

实施例3

将分子量为2400的聚氧乙烯醚120.00份和水118.89份，放入反应容器中，升温，在65±5℃温度下，搅拌使反应物完全溶解，再向容器中滴加溶有丙烯酸14.4份+甲基丙烯磺酸钠8.64份+15.6份甲基丙烯酸酯+质量百分比为10％的疏基丙酸溶液10.00份的水溶液与5％过硫酸铵溶液60.00份和，控制滴加速度，分别在150±10分钟和180±10分滴完，保持温度在65±5℃，继续反应1小时。降温至60±5℃加入2.4份，冷却后再加入约30％氢氧化钠溶液5份调节PH＝6.5±0.5，得到本发明的45％聚羧酸高性能混凝土减水剂。

本发明给出的上述聚羧酸减水剂，实例检测结果如下：

净浆流动度测试(GB/T8077-2000)：采用基准水泥，按照GB/T8077-2000测试水泥净浆流动度。结果见表1，其中，PC-1、PC-2、PC-3、PC(通用型)分别表示实施例1、2、3制备的减水剂和市场上销售的通用型聚羧酸减水剂。

表1基准水泥净浆流动度经时变化(试验温度30℃)

混凝土保坍情况结果如表2

Claims (9)

1.一种缓释型聚羧酸减水剂，是一种聚羧酸减水剂溶液，其特征在于包含：聚合物水溶液：由三种成分聚合而成：A聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚的水溶液；B丙烯酸和/或甲基丙烯酸和/或衣康酸，和三者的酯；C丙烯磺酸钠和/或甲基丙烯磺酸钠；碱性水溶液，用于中和聚合物水溶液；所述聚合物水溶液的形成过程为：在A成分中加入B成分、C成分，通过引发剂、链转移剂、交联剂进行聚合反应；其中各成分的用量比为：A成分与B成分的摩尔比为1:1.0~15；C成分与B成分的摩尔比为1：2.0~9.0；引发剂用量为A、B、C摩尔数和的1%~8%；链转移剂为A、B、C摩尔数和的1%~3%；交联剂为A、B、C摩尔数和的0.1%~8%，均以摩尔量计。

2.根据权利要求1所述的缓释型聚羧酸减水剂，其特征在于B组分为丙烯酸和甲基丙烯酸酯。

3.根据权利要求1所述的缓释型聚羧酸减水剂，其特征在于所述碱性水溶液为氢氧化钠水溶液，用于将聚合物水溶液中和至pH为6~7。

4.根据权利要求3所述的缓释型聚羧酸减水剂，其特征在于所述引发剂为过硫酸铵和/或过硫酸钠，链转移剂为巯基乙酸和/或巯基丙酸，交联剂为多元醇和/或多元胺。

5.根据权利要求1所述的缓释型聚羧酸减水剂，其特征在于A成分与B成分的摩尔比为1:6；C成分与B成分的摩尔比为1：5.0。

6.根据权利要求1所述的缓释型聚羧酸减水剂，其特征在于引发剂用量为A、B、C摩尔数和的2.5%；链转移剂的用量为A、B、C摩尔数和的1.9%；交联剂的用量为A、B、C摩尔数和的2.0%。

7.权利要求1所述的缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，包括下述步骤：在A成分中加入B成分、C成分，加入引发剂、链转移剂，在60~80℃进行聚合反应，保温反应一段时间后降温至60℃，加入交联剂，保温反应1h，降至40℃再用碱性水溶液中和到pH=6~7，即得聚羧酸减水剂溶液。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于引发剂在90~180min加完；聚合反应时间为6±0.5h。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于所得缓释型聚羧酸减水剂的质量浓度为45%。