CN104609761B - 一种混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂和制备方法，该调节剂由聚乙二醇异戊烯丙基醚、衣康酸酐、叔丁基丙烯酰胺磺酸和巴豆酸不饱和单体在引发剂和分子量调节剂作用下在水溶液中聚合而成。该调节剂性能优异，具有掺量低，对水泥适应性好，混凝土坍落度保持能力强，具有常温合成，成本低的优点。本发明所述调节剂的制备方法工艺简单，合成生产过程节约能源，有效减低生产成本。

Description

一种混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂及制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂，特别涉及一种混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂及制备方法。

背景技术

随着我国城镇化的不断推进，建筑技术也得到了不断的发展，建筑业对混凝土技术的要求越来越高，传统的萘系、脂肪族减水剂已经不能满足现代混凝土的技术要求。聚羧酸系高效减水剂以其掺量低、减水率高、坍落度损失小、与不同水泥和掺合料相容性好、产品绿色环保等优势成为外加剂发展的趋势。但随着城市规模的不断扩张，砂石等自然资源越来越稀缺，质量参差不齐，加之城市绿色环保要求，混凝土的运输距离也越来越长，对减水剂的适应性及混凝土的保坍性提出了更高的要求，单独使用传统聚羧酸减水剂配制高性能、高保坍、超长泵送等混凝土显得力不从心。因此，有必要对现有的聚羧酸减水剂改性，使其混凝土适应性更好、保坍性能更优良，有更广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服以往聚羧酸减水剂的不足，提供一种混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂及制备方法，所述调节剂性能优异，具有掺量低，对水泥适应性好，混凝土坍落度保持能力强，具有常温合成，成本低的优点。本发明所述调节剂的制备方法工艺简单，合成生产过程节约能源，有效减低生产成本。

本发明的技术方案是：

混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂，由不饱和单体在引发剂和分子量调节剂作用下在水溶液中聚合而成，该调节剂的结构式如下：

结构式中a为10～30；b为10～25；c为15～50；d为20～60；M为Na⁺或K⁺，m为15～40，n为10～30。

不饱和单体：引发剂：分子量调节剂：碱：水的重量百分比为34～50：0.8～1.8：0.2～0.7：2～5：40～60。

所述不饱和单体为聚乙二醇异戊烯丙基醚、衣康酸酐、叔丁基丙烯酰胺磺酸和巴豆酸。

聚乙二醇异戊烯丙基醚：衣康酸酐：巴豆酸：叔丁基丙烯酰胺磺酸的重量百分比为30～40：1～2：1～3：2～5。

聚乙二醇异戊烯丙基醚的平均分子量在2350～2450之间。

所述引发剂为过氧化氢和偶氮二异丁脒盐酸盐，其偶氮二异丁脒盐酸盐：过氧化氢的重量百分比为为0.3～0.8：0.5～1。

所述过氧化氢的重量百分比浓度为30％。

所述分子量调节剂为磷酸三钠，其重量百分比浓度≥98％；

所述碱为液碱氢氧化钠或氢氧化钾，其重量百分比浓度均为30％。

混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂的制备方法，有以下步骤：

1)将聚乙二醇异戊烯丙基醚和衣康酸酐与水加入聚合反应釜中，搅拌溶解并升温至30℃；

2)按上述的配比称取各组分原料，将偶氮二异丁脒盐酸盐和磷酸三钠与水混合制得水溶液A；

3)将巴豆酸和叔丁基丙烯酰胺磺酸与水混合制得水溶液B；

4)待步骤1)的聚醚溶解升温至30度时，加入过氧化氢，搅拌均匀，滴加A溶液；5分钟后再同时滴加B溶液，温度为30～40℃，其中A溶液的滴加时间为2.5～3小时，B溶液的滴加时间为2～2.5小时，A、B溶液加入完后保温(温度控制在38±2℃)0.5～1小时，降温至≤30℃，用碱溶液中和至PH到6～7，得到混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂。

所述碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾，其重量百分比浓度均为30％。

本发明与现有的类似产品及工艺相比，具有显著的有益效果：

1.本发明的调节剂原料配方简单，具有适应于各种水泥、保坍性好等的优点，少量取代聚羧酸减水剂，或与聚羧酸减水剂复配使用，能很大程度上提高聚羧酸减水剂的和易性和保坍性能。

2.本发明根据分子设计原理，可以充分的调节合成物的分子主链和侧链的结构，完全解决了传统聚羧酸减水剂对集料敏感、坍落度损失快，无法泵送的缺点。实现聚羧酸减水剂的真正高性能化。

3.本发明生产工艺简单，合成温度低，温度降至30～40度，节约能源，反应稳定，克服传统聚羧酸类合成物制备过程中需要升温到60度以上的缺点，无溶解，无三废，绿色环保，属于绿色建材。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限下面的实例。

实施例1

按下述原料量及工艺制备混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂

备料：

将偶氮二异丁脒盐酸盐3g,磷酸三钠2.5g加入55g去离子水中，混合均匀，是为A料；将巴豆酸7.8g，叔丁基丙烯酰胺磺酸15.1g，加入30g去离子水中，混合均匀，是为B料；

聚合：

向配有温度计和电动搅拌机的玻璃反应器中加入去离子水125g和175g聚乙二醇异戊烯丙基醚和10.8g衣康酸酐，搅拌溶解并升温至30℃，加入质量浓度为30％的过氧化氢3.5g，搅拌均匀后，先滴加A料，5min后再同时滴加B料，A料滴加3小时，B料滴加2.5小时，A料滴加完毕后保温0.5小时，降温至30度以下，用105g去离子水和30％氢氧化钠17.5g,水溶液中和至PH值到6～7，得到混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂(其中，a为15；b为20；c为15；d为20；M为Na⁺，m为30，n为18)。

其固含量约为40％。

实施例2

按下述原料量及工艺制备混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂

备料：

将偶氮二异丁脒盐酸盐3.2g,磷酸三钠2.6g加入52g去离子水中，混合均匀，是为A料；将巴豆酸9.5g,叔丁基丙烯酰胺磺酸18.1g，加入31g去离子水中，混合均匀，是为B料；

聚合：

向配有温度计和电动搅拌机的玻璃反应器中加入去离子水122g和175g聚乙二醇异戊烯丙基醚和7.1g衣康酸酐，搅拌溶解并升温至30度，加入质量浓度为30％的过氧化氢3.8g，搅拌均匀，先滴加A料，5min后再同时滴加B料，A料滴加3小时，B料滴加2.5小时，A料滴加完毕后保温1小时，降温至45度以下，用30％氢氧化钠18.3g中和至PH值到6～7，得到混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂(其中，a为20；b为26；c为20；d为25；M为Na⁺，m为30，n为18)。

其固含量(样品在100℃下烘干后质量占样品的总质量比)约为50％。

对以上2个实施例合成的调节剂分别进行以下试验：

本发明产品与市场产品混凝土实验对比

本实验水泥为拉法基42.5R，粉煤灰为珞璜二级灰，矿粉为贵州产S95级，特细砂，细度模数0.8，含泥量2.0％，机制砂，细度模数3.0，MB值3.5。配合比为：水泥：粉煤灰：矿粉：特细砂：机制砂：石子：水＝250:70:40:350:390：1080：175。

表中：国内产品1为市售的格瑞林保坍剂；国内产品2为市售的科之杰保坍剂。

表1 混凝土性能实验结果

从上表可以看出，本发明的聚羧酸型调节剂在较低掺量下具有较好的坍落度保持能力，并且和易性良好，混凝土强度高，综合性能优良，实现了聚羧酸在工程上更广范的应用。

Claims (10)

1.一种混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂，其特征是：由几种不饱和单体在引发剂和分子量调节剂作用下在水溶液中聚合而成，该调节剂的结构式如下：

结构式中a为10～30；b为10～25；c为15～50；d为20～60；M为Na⁺或K⁺，m为15～40，n为10～30；

不饱和单体：引发剂：分子量调节剂：碱：水的重量比为35～55：0.8～1.8：0.2～0.7：2～5：40～60。

2.根据权利要求1所述的调节剂，其特征是：所述不饱和单体为聚乙二醇异戊烯丙基醚、衣康酸酐、叔丁基丙烯酰胺磺酸和巴豆酸。

3.根据权利要求2所述的调节剂，其特征是：聚乙二醇异戊烯丙基醚：衣康酸酐：巴豆酸：叔丁基丙烯酰胺磺酸的重量比为30～40：1～2：1～3：2～5。

4.根据权利要求2所述的调节剂，其特征是：聚乙二醇异戊烯丙基醚的平均分子量在2350～2450之间。

5.根据权利要求1所述的调节剂，其特征是：所述引发剂为过氧化氢和偶氮二异丁脒盐酸盐，其偶氮二异丁脒盐酸盐：过氧化氢的重量比为0.3～0.8：0.5～1。

6.根据权利要求5所述的调节剂，其特征是：所述过氧化氢的重量百分比浓度为30％。

7.根据权利要求1所述的调节剂，其特征是：所述分子量调节剂为磷酸三钠，其重量百分比浓度≥98％。

8.根据权利要求1所述的调节剂，其特征是：所述碱为液碱氢氧化钠或氢氧化钾，其重量百分比浓度均为30％。

9.根据权利要求1所述的混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂的制备方法，其特征是，有以下步骤：

1)备料

按权利要求1所述的配比称取不饱和单体、引发剂、分子量调节剂、碱、水；

将引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐和分子量调节剂磷酸三钠与水混合制得水溶液A；

将不饱和单体巴豆酸和叔丁基丙烯酰胺磺酸与水混合制得水溶液B；

2)聚合

将聚乙二醇异戊烯丙基醚和衣康酸酐与水加入聚合反应釜中，搅拌溶解并升温至30℃，加入过氧化氢，搅拌均匀，滴加A溶液；5分钟后，再同时滴加B溶液，温度为30～40℃，其中A溶液的滴加时间为2.5～3小时，B溶液的滴加时间为2～2.5小时，A、B溶液加入完后温度控制在38±2℃，保温0.5～1小时，降温至≤30℃，用碱溶液中和至pH到6～7，得到混凝土聚羧酸系减水剂用调节剂。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征是：所述碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾，其重量百分比浓度均为30％。