CN104672401A

CN104672401A - 一种聚羧酸减水剂用保坍剂的制备方法

Info

Publication number: CN104672401A
Application number: CN201510109426.5A
Authority: CN
Inventors: 谭洪波; 林超亮; 马保国; 戚长亚; 李信
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2015-06-03

Abstract

本发明具体涉及到一种聚羧酸减水剂用保坍剂的制备方法，包括有以下步骤：1)将马来酸酐，甲醇及对甲苯磺酸混合，搅拌均匀，并升温，恒温搅拌，冷却至室温，得到HMA；2)将聚醚大单体、HMA、甲基丙烯磺酸钠及去离子水混合，搅拌均匀，配制成溶液；然后再加入氧化剂，搅拌，再加入还原剂和链转移剂，并继续搅拌，加入适量去离子水，得到高分子共聚物保坍剂。本发明具有以下主要的优点：1.显著改善混凝土和易性，提高其包裹性，增加可泵性，显著降低混凝土的坍落度损失；2.在水泥水化的碱性环境中可分解，释放羧基，从而提高吸附能力，达到提高共聚物的分散能力的目的；3.为一步法及一次性投料，无滴加过程，无需加热，反应周期短。

Description

一种聚羧酸减水剂用保坍剂的制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及到一种聚羧酸减水剂用保坍剂的制备方法。

背景技术

目前，混凝土的高流动性设计、使用过程的长距离运输及泵送已成为混凝土工业的重要特点，但混凝土坍落度损失一直是制约混凝土快速、高效施工，长距离运输的技术瓶颈，甚至影响新拌混凝土性能，进而诱发耐久性问题，导致混凝土结构长期使用性能下降，更为严重的可能引发安全问题。使用混凝土外加剂是改善混凝土流动性、减小坍落度损失的有效技术手段。

聚羧酸减水剂是混凝土外加剂领域的研究热点，也是混凝土外加剂的发展方向，在重点重大工程及民用建筑混凝土结构上得到了广泛的应用。业内人士一致认为聚羧酸减水剂具有分子结构可调、高减水率、高保坍性，并且良好的适应性特点，但在使用过程中由于材料的波动，如砂石含泥量等引起的坍落度损失现象经常出现，严重影响工程质量。一般情况下，解决坍落度损失问题采用以下方案：(1)选择适当的缓凝剂，并调整其掺量；(2)复掺缓凝剂；(3)增加减水剂用量。

虽然上述三种方法某种程度上可以解决坍落度损失问题，但都存在一些局限性，如缓凝剂加入过多，容易引起混凝土凝结时间异常；增加减水剂掺量易导致混凝土离析泌水。因此，有必要开发一种适用于聚羧酸减水剂的保坍剂，用于解决坍落度损失问题。

专利CN101831037A公开了一种羧酸类共聚物混凝土保坍剂，由改性聚醚与不饱和羧酸和交联剂采用氧化还原体系和引发剂合成分子量为10000-100000共聚物制备而成；在共聚物为45℃时加入30％液碱中和，并用软化水稀释到浓度为45％，其pH值控制在6.0～7.0。此工艺过程对水的要求较高，造成制备过程的复杂及不稳定性。

虽然上述专利涉及到混凝土保坍剂或者保坍类减水剂，目前还没有一种适应性广泛、兼容性强、工艺简单、性能优异的保坍剂。

发明内容

本发明的目的是在于开发一种可有效提高聚羧酸减水剂保坍性的聚羧酸减水剂用保坍剂的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种聚羧酸减水剂用保坍剂的制备方法，包括有以下步骤：

1)将马来酸酐，甲醇及对甲苯磺酸混合，搅拌均匀，并升温至45±1℃，恒温搅拌3.0～4.0小时，冷却至室温，得到马来酸酐与马来酸酐酯的混合物HMA，其中，各物质含量为：马来酸酐76～85wt％，甲醇14～23wt％及对甲苯磺酸1.0～2.0wt％；

2)将聚醚大单体、HMA、甲基丙烯磺酸钠及适量去离子水混合，搅拌均匀，配制成溶液；然后再加入氧化剂，搅拌5～10min，再加入还原剂和链转移剂，并继续搅拌3.0～3.5h，加入适量去离子水，得到高分子共聚物保坍剂，其中各物质含量为：聚醚大单体55～80wt％、HMA15～40wt％、甲基丙烯磺酸钠1～3wt％，氧化剂0.5～2.0wt％，还原剂0.2～0.5wt％，链转移剂0.2～0.5wt％。

按上述方案，聚醚大单体采用异戊烯醇封端的聚氧化乙烯基醚。

按上述方案，所用氧化剂是过硫酸铵和过硫酸钾两种混合而成，摩尔比为3：1。

按上述方案，所用还原剂是甲醛合次硫酸氢钠和L-抗坏血酸两种混合而成，摩尔比为1：5。

按上述方案，所用的链转移剂为亚硫酸氢钠、甲酸钠、次亚磷酸钠的混合物，摩尔比为1：2：1。

本发明的技术原理：吸附是减水剂与水泥颗粒相互作用的第一步，通过控制分子结构中的吸附官能团(如羧基)数量，从而调控减水剂在颗粒表面的吸附速度。保坍剂初始吸附量很小，而主要吸附发生在30-60min，宏观上表现为初始分散能力弱，1h表现出较强的分散能力。因此，在商用聚羧酸减水剂中加入适量的本发明制备的保坍剂，可显著优化其吸附速度，增强减水剂30-60min分散能力，显著改善减水剂的分散保持性，配制的混凝土具有良好的流动性和流动保持性。

本发明与同类产品和工艺相比，具有以下主要的优点：

1.本发明的保坍剂与聚羧酸减水剂复掺用于水泥混凝土中，能够显著改善混凝土和易性，提高其包裹性，增加可泵性，显著降低混凝土的坍落度损失；

2.本发明根据分子设计理论：调整高分子侧链结构，引入非电性的短侧(酯基)，在水泥水化的碱性环境中可分解，释放羧基，从而降低共聚物的初始吸附能力而提高30-120min吸附能力，达到提高共聚物60-120min的分散能力的目的；

3.本发明制备工艺为一步法及一次性投料，无滴加过程，无需加热，反应周期短，可作为辅助材料广泛应用各种混凝土。

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。

实施例配比如表1所示，具体实施过程如下：

1)将马来酸酐、甲醇及对甲苯磺酸混合，搅拌均匀，并升温至45±1℃，恒温搅拌3.0小时，冷却至室温，得到马来酸酐与马来酸酐酯的混合物(HMA)，材料配比参照表1。

表1制备HMA的材料配比

编号	马来酸酐	甲醇	对甲苯磺酸	合计
					1	76.00％	23.00％	1.00％	100.00％
2	85.00％	14.00％	1.00％	100.00％
					3	80.00％	18.00％	2.00％	100.00％
4	79.00％	19.50％	1.50％	100.00％
					5	76.00％	22.50％	1.50％	100.00％

2)将聚醚大单体、HMA、甲基丙烯磺酸钠及适量去离子水混合，搅拌均匀，配制成质量分数为40％溶液；然后再加入的氧化剂，搅拌5min，再加入的还原剂和的链转移剂，并继续搅拌3.0h，加入适量去离子水，得到高分子共聚物保坍剂。

其中，聚醚大单体采用异戊烯醇封端的聚氧化乙烯基醚(TPEG，市售)；所用氧化剂是过硫酸铵和过硫酸钾两种混合而成，摩尔比为3：1；所用还原剂是甲醛合次硫酸氢钠和L-抗坏血酸两种混合而成，摩尔比为1：5；所用的链转移剂为亚硫酸氢钠、甲酸钠、次亚磷酸钠的混合物，摩尔比为1：2：1。

表2聚羧酸减水剂用保坍剂材料配合比

按上述方法(实施例)合成的聚羧酸减水剂用保坍剂的效果如表3所示。

表3各实施例保坍剂水泥净浆流动度

注：实验中所用水泥为华新P.O 42.5，所用减水剂为固含量40％的聚羧酸减水剂。

对以上8个实施例的产品的评价：

水泥净浆流动度实验按照GB8077-2012《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；从表中可以看出，合成的聚羧酸减水剂用保坍剂无初始分散能力，但1h分散能力较强，这与技术原理一致。当用保坍剂取代部分(30％)聚羧酸减水剂后，减水剂分散保持性得到明显改善。

以下是混凝土试验，混凝土配合比如表4所示，混凝土坍落度及扩展度试验按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准(附条文说明)》规定进行，其结果如表5所示：

表4混凝土配合比

表5混凝土实验结果

从以上混凝土可以看出，当用本发明制备的聚羧酸减水剂用保坍剂取代20-40％的聚羧酸减水剂时，混凝土表现出良好的流动性和流动保持性，因此本技术发明产品可以广泛应用于各种混凝土工程，用于改善和易性，降低坍落度损失。

Claims

1.一种聚羧酸减水剂用保坍剂的制备方法，包括有以下步骤：

2.根据权利要求1所述的聚羧酸减水剂用保坍剂的制备方法，其特征在于：聚醚大单体采用异戊烯醇封端的聚氧化乙烯基醚。

3.根据权利要求1所述的聚羧酸减水剂用保坍剂的制备方法，其特征在于：所用氧化剂是过硫酸铵和过硫酸钾两种混合而成，摩尔比为3：1。

4.根据权利要求1所述的聚羧酸减水剂用保坍剂的制备方法，其特征在于：所用还原剂是甲醛合次硫酸氢钠和L-抗坏血酸两种混合而成，摩尔比为1：5。

5.根据权利要求1所述的聚羧酸减水剂用保坍剂的制备方法，其特征在于：所用的链转移剂为亚硫酸氢钠、甲酸钠、次亚磷酸钠的混合物，摩尔比为1：2：1。