CN104987472B - 一种增强水泥混凝土保坍特性的减水剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强水泥混凝土保坍特性的减水剂。采用如下方法制备而来：通过不饱和聚氧乙烯醚与不饱和卤代烃发生酯化反应得到卤代聚醚大单体；将卤代聚醚大单体和不饱和羧酸通过自由基聚合得到长链为聚丙烯酸、支链为酯化烯醇类聚氧乙烯醚的梳状长链大分子减水剂。本发明增强水泥混凝土保坍特性的减水剂，其分子结构中富含羧基吸附基团的主链提供吸附作用，亲水性较好的微交联侧链提供空间位阻作用，通过在聚羧酸减水剂主链上引入大量可水解的支链基团，在混凝土碱性条件下释放出含羧基的水解产物，从而达到分散缓凝并降粘的作用。

Description

一种增强水泥混凝土保坍特性的减水剂

技术领域

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种增强水泥混凝土保坍特性的减水剂。

背景技术

为了提高混凝土的性能,外加剂已成了必不可少的组分之一,特别是高性能商品混凝土,对外加剂的依赖性更高。聚羧酸盐系高效减水剂由于其低掺量、高减水率、高缓凝性、不污染环境，能赋予混凝土早强、髙耐久性等优良性能,成为人们研究的热点。

具有特殊功能的聚羧酸减水剂将成为未来发展的趋势，聚羧酸减水剂将从普适型向功能化方向发展。具体来说，就是对聚羧酸减水剂的分子设计提出更高要求，调整分子结构，合成具有高减水、缓凝保坍、控制坍落度损失和贮存稳定等多种功能的分子结构类型。

目前，市场上大多需要通过复配来满足混凝土高保坍的现状，因此，开发新型结构的聚羧酸类减水剂，提升其缓释保坍性能，成为热点研究方向之一。

发明内容

本发明目的在于提供一种增强水泥混凝土保坍特性的减水剂及其制备方法，以解决现有聚羧酸减水剂对水泥坍落度损失大的问题，生产出具有低掺量、高减水率、能够有效增强水泥混凝土保坍特性的产品。

达到上述目的，采用技术方案如下：

一种增强水泥混凝土保坍特性的减水剂，采用如下方法制备而来：

通过不饱和聚氧乙烯醚与不饱和卤代烃发生酯化反应得到卤代聚醚大单体；

将卤代聚醚大单体和不饱和羧酸通过自由基聚合得到长链为聚丙烯酸、支链为酯化烯醇类聚氧乙烯醚的梳状长链大分子减水剂；

其中，所述的不饱和聚氧乙烯醚的化学结构式如下：

式中，R₁和R₂表示氢原子或者1～3个碳原子的烃基；X为氢、亚甲基、1～10个碳原子的烃基中的一种；R₃O为2～5个碳原子的烷氧基，a为烷氧基的聚合度，其值为9～100，R₄为氢或1～3个碳原子的烷基基团；n为聚合度，其值为9～100。

按上述方案，所述的不饱和卤代烃为烯丙基溴、烯丙基氯、异戊烯基溴中一种。

按上述方案，所述的不饱和羧酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丁酯中的一种。

按上述方案，所述的自由基聚合反应包括以下步骤：

60～90wt％的卤代聚醚大单体分散于去离子水中升温到60～80℃时；

同时滴加10～40wt％的不饱和羧酸水溶液、引发剂及链转移剂，1～4h滴完后保温反应1～3h，降温加碱中和至pH在6～7得减水剂。

按上述方案，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈中的一种。

按上述方案，所述的链转移剂为巯基乙醇、2-羟基丙硫醇、巯基乙酸中的一种。

本发明增强水泥混凝土保坍特性的减水剂，其分子结构中富含羧基吸附基团的主链提供吸附作用，亲水性较好的微交联侧链提供空间位阻作用，通过在聚羧酸减水剂主链上引入大量可水解的支链基团，在混凝土碱性条件下释放出含羧基的水解产物，从而达到分散缓凝并降粘的作用。

本发明的有益效果在于：

本发明运用高分子结构设计原理和自由基聚合的相关理论，在以丙烯酸类单体聚合而成的主链分子结构中引入大量卤化烯醇类聚氧乙烯醚支链，该分子结构中富含羧基吸附基团的主链提供吸附作用，亲水性较好的微交联侧链提供空间位阻作用，极大的提高了对水泥的分散作用，在混凝土碱性条件下释放出含羧基的水解产物，从而达到分散缓凝，增强水泥混凝土的保坍及降粘性能。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

实施例1

不饱和聚氧乙烯醚的化学结构式如下：

式中，R₁和R₂表示氢原子；X为亚甲基；R₃O为5个碳原子的烷氧基，a为烷氧基的聚合度，其值为50，R₄为氢；n为聚合度，其值为100。

在氮气氛围下，将不饱和聚氧乙烯醚加热至60℃左右，分批加入烯丙基溴，反应2h得溴代聚醚，异戊烯醇聚氧乙烯醚：烯丙基溴＝1:0.9。

在氮气气氛下，在装有温度计、搅拌器和滴液漏斗的500ml四口烧瓶中，依次投入100g的去离子水和70wt％的溴代聚醚a并开始搅拌，待单体溶解后，升温到80℃时，分别同时滴加10wt％的丙烯酸、20％丙烯酸羟乙酯和引发剂过硫酸铵的水溶液及链转移剂巯基乙醇的水溶液，引发剂的加入量为所述减水剂的总重量的0.5％，链转移剂的加入量为所述减水剂的总质量的0.2％。上述反应原料的滴加时间为4h，滴加完后再保温反应3h，反应结束后，降温加碱中和至pH在7而得本减水剂。

实施例2

不饱和聚氧乙烯醚的化学结构式如下：

式中，R₁和R₂表示氢原子；X为亚甲基；R₃O为5个碳原子的烷氧基，a为烷氧基的聚合度，其值为40，R₄为氢；n为聚合度，其值为70。

在氮气氛围下，将不饱和聚氧乙烯醚加热至60℃左右，分批加入烯丙基氯，反应2h得溴代聚醚，异戊烯醇聚氧乙烯醚：烯丙基氯＝1:0.9。

在氮气气氛下，在装有温度计、搅拌器和滴液漏斗的500ml四口烧瓶中，依次投入100g的去离子水和75wt％的氯代聚醚a并开始搅拌，待单体溶解后，升温到80℃时，分别同时滴加10wt％的丙烯酸、15wt％的丙烯酸羟丙酯和引发剂过硫酸铵的水溶液及链转移剂巯基乙醇的水溶液，引发剂的加入量为所述减水剂的总重量的0.4％，链转移剂的加入量为所述减水剂的总质量的0.2％。上述反应原料的滴加时间为4h，滴加完后再保温反应3h，反应结束后，降温加碱中和至pH在7而得本减水剂。

实施例3

不饱和聚氧乙烯醚的化学结构式如下：

式中，R₁和R₂表示氢原子；X为亚甲基；R₃O为5个碳原子的烷氧基，a为烷氧基的聚合度，其值为100，R₄为氢；n为聚合度，其值为9～100。

在氮气氛围下，将不饱和聚氧乙烯醚加热至60℃左右，分批加入异戊烯基溴，反应2h得溴代聚醚，异戊烯醇聚氧乙烯醚：异戊烯基溴＝1:0.9。

在氮气气氛下，在装有温度计、搅拌器和滴液漏斗的500ml四口烧瓶中，依次投入100g的去离子水和60wt％的溴代聚醚a并开始搅拌，待单体溶解后，升温到80℃时，分别同时滴加18wt％的甲基丙烯酸、20wt％的丙烯酸羟乙酯和引发剂过硫酸铵的水溶液及链转移剂巯基乙醇的水溶液，引发剂的加入量为所述减水剂的总重量的0.6％，链转移剂的加入量为所述减水剂的总质量的0.2％。上述反应原料的滴加时间为4h，滴加完后再保温反应3h，反应结束后，降温加碱中和至pH在7而得本减水剂。

将本实施例1-3提供的聚羧酸减水剂与高减水型聚羧酸减水剂复配成外加剂，应用于C35混凝土的配制中，其作为外加剂外加剂掺量2.5wt％。水泥：黄石华新水泥厂生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥；河砂：巴河中砂河砂，细度模数为2.6；碎石：粒径为5-20mm连续级配的碎石具体性能测试见表1：

表1混凝土经时损失实验

利用本专利产品复配外加剂的混凝土坍落度损失要比市售高保坍聚羧酸减水剂优越，说明本品有较好的坍落度保持能力。

Claims (5)

1.一种增强水泥混凝土保坍特性的减水剂，其特征在于采用如下方法制备而来：

通过不饱和聚氧乙烯醚与不饱和卤代烃发生卤化反应得到卤代聚醚大单体；

将所述卤代聚醚大单体和不饱和羧酸及不饱和羧酸酯通过自由基聚合得到减水剂；所述的不饱和羧酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丁酯中的一种；

其中，所述的不饱和聚氧乙烯醚为异戊烯醇聚氧乙烯醚，其烷氧基的聚合度为40、50或100。

2.如权利要求1所述增强水泥混凝土保坍特性的减水剂，其特征在于所述的不饱和卤代烃为烯丙基溴、烯丙基氯、异戊烯基溴中一种。

3.如权利要求1所述增强水泥混凝土保坍特性的减水剂，其特征在于所述的自由基聚合反应包括以下步骤：

60～90wt％的中间产物分散于去离子水中升温到60～80℃时；

同时滴加10～40wt％的不饱和羧酸及不饱和羧酸酯的水溶液、引发剂及链转移剂，1～4h滴完后保温反应1～3h，降温加碱中和至pH在6～7得减水剂。

4.如权利要求3所述增强水泥混凝土保坍特性的减水剂，其特征在于所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈中的一种。

5.如权利要求3所述增强水泥混凝土保坍特性的减水剂，其特征在于所述的链转移剂为巯基乙醇、2-羟基丙硫醇、巯基乙酸中的一种。