CN104556790B - 一种环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂及其制备方法，将环氧丙烷嵌入的聚醚搅拌溶解，加热，再加入氧化剂，搅拌，一边滴加丙烯酰胺与丙烯酸羟乙酯的混合物，一边滴加还原剂与链转移剂的混合物，滴加完全，继续搅拌，调整pH，并加入适量去离子水，得到增稠剂；所制的增稠剂，在混凝土中加入0.1％，单方混凝土用水量增加10kg时，混凝土不离析、不泌水，显著提高混凝土的抗离析、泌水能力。在商用聚羧酸减水剂中加入2‑10％的本技术发明产品，能显著改善混凝土和易性，提高混凝土保水性，解决离析、泌水、混凝土包裹性不好等问题。

Description

一种环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及到一种环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂及其制备方法。

背景技术

随着现代工程技术的发展，混凝土高流动性设计与长距离运输已成为主要的发展方向。减水剂是实现混凝土高流动性的不可缺少的关键材料。但在实际应用过程中，也存在一些问题，如使用过程掺量敏感，配制的混凝土和易性不良，甚至出现离析、泌水等现象，严重影响工程质量，甚至诱发耐久性问题。从原理上分析，混凝土为不均质体，骨料(砂石)的沉降会导致浆体与骨料分离，出现离析现象；而细颗粒(水泥、掺合料)的进一步沉降会导致泌水。浆体黏度值是决定离析、泌水等工作性的关键参数。然而，黏度值过大，浆体流动性不好，而黏度过小，易造成离析、泌水等问题。如何合理的控制体系黏度值是核心问题。虽然通过增加减水剂的用量，可在一定范围内调整体系黏度，但往往由于减水剂掺量敏感，性能波动，极易造成混凝土离析、泌水等工作性问题。

常规的解决办法有以下几种：

·复配缓凝剂，如白糖、麦芽糊精等增稠型缓凝剂。

·复配离子型或非离子型增稠剂，如纤维素醚、聚丙烯酸胺、水溶性胶等。

虽然上述二种方法某种程度上可以解决浆体粘度的问题，但都存在一些问题，如温度较低的条件下施工，缓凝剂会导致早期强度过低；负温条件下，缓凝剂一般不易使用，因此，此类增稠剂的使用受到较大的限制。而离子型或者非离子型高分子聚合物，一方面与减水剂，如聚羧酸减水剂，存在适应性的问题，往往会降低体系的流动性；另外，其增稠效果受掺量影响太敏感，如纤维素醚量增加不合适，容易造成浆体粘度过大，流动性差。另外，当砂石级配不好，特别使用机制砂时，拌制的混凝土和易性差，泵送过程中容易出现离析、泌水(浆)等问题，影响工程质量，上述方案很难解决实际工程问题。

总而言之，目前还没有一种适应性广泛、兼容性强、工艺简单、性能优异的增稠剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂及制备方法，在混凝土中加入0.1％，单方混凝土用水量增加10kg时，混凝土不离析、不泌水，显著提高混凝土的抗离析、泌水能力。

本发明采用了以下技术方案：一种环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂，其主要特征在于分子结构如下所示：

其中：a、b、c＝1～100；重均分子量为140000-200000。

所述的环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂的制备方法，包括有以下步骤；

1)原材料选取：10～30wt％的环氧丙烷嵌入的聚醚、40～77wt％的丙烯酰胺、10～30wt％的丙烯酸羟乙酯、1.0～2.0wt％的氧化剂、1.0～2.0wt％的还原剂和1.0～2.0wt％的链转移剂；

2)将环氧丙烷嵌入的聚醚搅拌溶解，加热至50±1℃，再加入氧化剂，搅拌5±0.5min，一边滴加丙烯酰胺与丙烯酸羟乙酯的混合物，一边滴加还原剂与链转移剂的混合物，滴加完全，继续搅拌，调整pH为中性，并加入适量去离子水，得到环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂。

按上述方案，所述的环氧丙烷嵌入的聚醚为异戊烯醇封端并嵌入环氧丙烷的聚氧化乙烯基醚。

按上述方案，所述的氧化剂是双氧水、叔丁基过氧化氢两种混合而成，其摩尔比为5：1；

按上述方案，所述的还原剂是亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、L-抗坏血酸两种或者三种混合而成。

按上述方案，所述的链转移剂为巯基丙酸、巯基乙醇的混合物，其摩尔比为2：1。

本发明所涉及化学反应方程式如下：

1)利用氧化剂、还原剂、链转移剂的量，合理的控制共聚物分子量在合理的范围，实现液相黏度的调控；

2)利用环氧丙烷嵌入的聚醚、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯等比例的调整，合理控制高分子聚合物在水泥颗粒表面的吸附，从而利用高分子链的“桥接”效应，连接颗粒，具备增稠作用，但在外力作用下，增黏效果可下降；同时利用侧链较强的亲水作用，润滑颗粒，提供较好的和易性；

3)合理控制环氧丙烷嵌入的聚醚的量，从而调整高分子共聚物的亲水与亲油平衡，对体系含气量进行有效的调控。

本发明与同类产品和工艺相比，具有以下主要的优点：

1)本发明的增稠剂用于水泥混凝土中，能够显著改善混凝土和易性，提升浆体的稳定，增强浆体的抗离析能力、抗泌水能力；

2)本发明的增稠剂与减水剂复合使用，可降低减水剂的敏感性，增强减水剂的适应性，增强抗离析、抗泌水能力。

具体实施方式

为更进一步说明本发明的内容，特别例举以下实施例对本发明做进一步的详细描述。实施例以说明的方式给出，但绝不仅仅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1-10

配比如表1所示，具体实施过程如下：

将环氧丙烷嵌入的聚醚搅拌溶解，加热至50℃，再加入氧化剂，搅拌5min，一边滴加丙烯酰胺与丙烯酸羟乙酯的混合物，一边滴加还原剂与链转移剂的混合物，60min滴加完全，继续搅拌1h，调整PH为中性，并加入适量去离子水，得到40％浓度的增稠剂，其中所述的环氧丙烷嵌入的聚醚为异戊烯醇封端并嵌入环氧丙烷的聚氧化乙烯基醚，氧化剂为双氧水、叔丁基过氧化氢两种混合而成，摩尔比为5：1；实施例1-5采用还原剂是亚硫酸钠、亚硫酸氢钠两种混合而成，其摩尔比为1：1；实施例6-10采用还原剂是亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、L-抗坏血酸三种混合而成，其摩尔比为1：1：3；其中，链转移剂为巯基丙酸、巯基乙醇的混合物，其摩尔比为2：1。

增稠剂分子结构如下所示：

其中：a、b、c＝1～100；重均分子量为140000-200000。

表1 实施例材料配比

对以上10个实施例的产品的评价

(1)水泥净浆流动性

水泥净浆实验按照GB/T8076-2008《混凝土外加剂匀质性试验方法》规定进行，称取水泥300g，加入87g水；利用旋转粘度计测量净浆粘度；采用截锥圆模测定水泥浆体0min，1h流动度数值。实施例合成的聚羧酸增稠剂的效果如表2所示。

表2 增稠剂性能检测评价

注：实验中所用水泥为华新P.O 42.5。

实验结果如表2。从表中可以出，从相对粘度值来看，合成的增稠剂加入0.05g可显著改善浆体黏度，而不降低1h流动性，与传统的增稠剂(纤维素醚)相比，具有更优的性能。

(2)混凝土

表3 混凝土配合比

从以上的分析可以看出，未加入增稠剂，单方混凝土用水量增加10公斤时，混凝土出现离析，泌水等现象；采用传统的增稠剂，也存在同样的问题，加入10公斤水后，混凝土离析，30min后泌水；而加入本发明制备的增稠剂，增加10公斤水量，坍落度/扩展度均增加，但无离析泌水现象。

Claims (6)

1.一种环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂，其分子结构如下所示：

其中：a、b、c＝1～100；重均分子量为140000-200000；

其为下述制备方法所得产物：1)原材料选取：10～30wt％的环氧丙烷嵌入的聚醚、40～77wt％的丙烯酰胺、10～30wt％的丙烯酸羟乙酯、1.0～2.0wt％的氧化剂、1.0～2.0wt％的还原剂和1.0～2.0wt％的链转移剂；

2)将环氧丙烷嵌入的聚醚搅拌溶解，加热至50±1℃，再加入氧化剂，搅拌5±0.5min，一边滴加丙烯酰胺与丙烯酸羟乙酯的混合物，一边滴加还原剂与链转移剂的混合物，滴加完全，继续搅拌，调整pH为中性，并加入适量去离子水，得到环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂。

2.权利要求1所述的环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂的制备方法，包括有以下步骤；

1)原材料选取：10～30wt％的环氧丙烷嵌入的聚醚、40～77wt％的丙烯酰胺、10～30wt％的丙烯酸羟乙酯、1.0～2.0wt％的氧化剂、1.0～2.0wt％的还原剂和1.0～2.0wt％的链转移剂；

2)将环氧丙烷嵌入的聚醚搅拌溶解，加热至50±1℃，再加入氧化剂，搅拌5±0.5min，一边滴加丙烯酰胺与丙烯酸羟乙酯的混合物，一边滴加还原剂与链转移剂的混合物，滴加完全，继续搅拌，调整pH为中性，并加入适量去离子水，得到环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂。

3.根据权利要求2所述的环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂的制备方法，其特征在于：所述的环氧丙烷嵌入的聚醚为异戊烯醇封端并嵌入环氧丙烷的聚氧化乙烯基醚。

4.根据权利要求2所述的环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂的制备方法，其特征在于：所述的氧化剂是双氧水、叔丁基过氧化氢两种混合而成，其摩尔比为5：1。

5.根据权利要求2所述的环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂的制备方法，其特征在于：所述的还原剂是亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、L-抗坏血酸两种或者三种混合而成。

6.根据权利要求2所述的环氧丙烷嵌入的聚醚改性型混凝土增稠剂的制备方法，其特征在于：所述的链转移剂为巯基丙酸、巯基乙醇的混合物，其摩尔比为2：1。