CN106316183B - 一种用于制备粉体聚羧酸减水剂的添加剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制备粉体聚羧酸减水剂的添加剂和其使用方法，该添加剂由A组分和B组分构成，A组分由氧化钙10～50份，氧化镁10～40份，铝酸钙20～50份，氯化镁10～30份组成；B组分由碳酸氢钠5～15份，硫酸钙50～85份，硫酸铝5～15份组成。使用时向将A组分加热聚羧酸减水剂水溶液中进行固化，然后在加入B组分进行再次固化，即可得到粉体聚羧酸减水剂。该添加剂能够将聚羧酸减水剂水溶液快速固化形成粉体，并能增强粉体减水剂的使用性能，操作简单，成本低廉。

Description

一种用于制备粉体聚羧酸减水剂的添加剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体而言涉及一种用于制备粉体聚羧酸减水剂的添加剂以及该添加剂的使用方法。

背景技术

混凝土减水剂是一种在混凝土搅拌过程中加入的、用以改善新拌混凝土的和易性、提高混凝土强度和耐久性的一种混凝土助剂。混凝土减水剂按照化学成分可分为木质素磺酸盐类、多环芳香族磺酸盐类、水溶性树脂磺酸盐类、聚羧酸类等。其中聚羧酸类减水剂掺量小、减水率高、水泥适应性好，产品中无碱、氯、硫、甲醛、尿素等有害物质，生产过程温和、无三废排放，近年来在施工中得到了广泛的应用。由于聚羧酸减水剂的生产一般采用水溶液聚合法，最终产品多以10-60％的液剂形式供应，导致运输成本增加，更重要的是有些产品不能使用液剂，如压浆剂、压浆料(灌浆料)、干粉砂浆、固体涂料等。

目前，制备粉体聚羧酸减水剂的方法主要有：喷雾干燥法、真空或冷冻干燥法、相分离法、有机溶剂合成法、无水固相合成法等。

下述发明专利CN 101824125 A(一种粉体聚羧酸高性能减水剂的制备方法，公开日2010.09.08)、CN 101962273 A(一种粉状聚羧酸超分散剂的制备方法，公开日2011.02.02)、CN 102477160 A(一种聚羧酸高性能减水剂干粉的制备方法，公开日2012.05.30)、CN 102911320 A(制备粉状聚羧酸超塑化剂的方法，公开日2013.02.06)、CN1919772A(一种粉体聚羧酸减水剂的制备方法，公开日2007年2月28日)公开了用喷雾干燥法制备粉体聚羧酸减水剂的细节，涉及原液的浓度、干燥室温度、防止高温软化的分子结构改性、防止喷雾颗粒粘结的助剂等。但喷雾干燥法需要大型设备、干燥过程能耗高，高温过程对聚羧酸减水剂性能有不利影响，生产过程中容易出现粘壁、焦糊甚至燃烧事故。

为了降低干燥温度，CN 1310324 A(制造粉末的方法，公开日2001年8月29日)、CN103819119 A(一种聚羧酸减水剂粉体的制备工艺，公开日2014.05.28)采用冷冻或低温真空干燥蒸发法，但干燥费用高、生产效率比较低下。

CN 102199298 A(一种聚羧酸系列梳型表面活性剂的制备方法，公开日2011.09.28)采用相分离法，所使用的沉淀剂为石油醚、乙醚、正己烷或正庚烷；CN102372458 A(固体聚羧酸减水剂，公开日2012.03.14)、CN 102372828A(一种合成固体聚羧酸减水剂的方法，公开日2012.03.14)、CN 103755885A(一种微波辅助固相合成聚羧酸减水剂的方法，公开日2014.04.30)等采用有机溶剂合成法，聚合反应完成以后通过加热除去有机溶剂。这两种方法的主要缺点是有机溶剂消耗量很大，去除有机溶剂后形成的固体物呈粘弹态，不易粉碎或研磨成粉末，且生产工艺复杂、环境污染严重。

CN 102993387 A(一步直接合成纯固体聚羧酸高性能减水剂的方法，公开日2013.03.27)、CN 103012694 A(聚酯型纯固体聚羧酸高性能减水剂的制备方法，公开日2013.04.03)、CN 103554382 A(一种固相合成聚羧酸减水剂的方法，公开日2014.02.05)采用无溶剂本体聚合法，可以得到固体或膏状的聚羧酸减水剂。但本体聚合时反应热不容易控制，分子扩散受到一定影响，合成的减水剂效果不佳。

总之，现有的粉体聚羧酸减水剂制造工艺复杂、能耗高，有生产能力的厂家较少，导致产品价格较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制备粉体聚羧酸减水剂的添加剂，该添加剂能够将聚羧酸减水剂水溶液快速固化形成粉体，同时保证粉体减水剂的使用性能，操作简单，成本低廉。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种用于制备粉体聚羧酸减水剂的添加剂，其特征在于该添加剂由A组分和B组分构成，所述A组分由下述原料按重量配比组成：氧化钙10～50份，氧化镁10～40份，铝酸钙20～50份，氯化镁10～30份；所述B组分由下述原料按重量配比组成：碳酸氢钠5～15份，硫酸钙50～85份，硫酸铝5～15份。

优选的，所述A组分中各原料的重量配比为：氧化钙20份，氧化镁30份，铝酸钙40份，氯化镁20份；所述B组分中各原料的重量配比为：碳酸氢钠10份，硫酸钙70份，硫酸铝10份。

上述添加剂的使用方法如下：

a、将固含量质量百分比40～60％的聚羧酸减水剂水溶液300～350份加入容器中，然后加入90～100份的所述添加剂的A组分，并进行搅拌20～60分钟，所述聚羧酸减水剂的水溶液变成粘稠、稳定的浆体；

b、向所述浆体内加入所述添加剂的B组分10～30份，并进行搅拌30～40分钟，使所述浆体进行再次脱水，放置两天进行固化，然后进行粉碎过筛，得到粉体聚羧酸减水剂。

上述技术方案中，添加剂由A、B两种组分组成，使用的时候分前后两步，先向聚羧酸减水剂的水溶液中加入A组分，A组分能够有效吸收水溶液中的水分，使减水剂进行初步固化，然后再加入B组分后进行再次固化，两次固化后即可以对得到的固体进行粉碎过筛，从而得到粉体减水剂。以上操作简单方便，避免了使用喷雾干燥等工艺，节约了成本。更为重要的是，用本添加剂制得的粉体聚羧酸减水剂，在加入混凝土使用后，不仅能起到快速固化的作用，而且没有减弱减水剂的使用效果，并且比单纯喷雾干燥制成的粉体减水剂能够拌制出性能更好的混凝土，体现了添加剂的各组分对减水剂水溶液固化、增强混凝土整体性能的双重作用。

具体实施方式

以下1份为1克。

实施例1：添加剂配方1及其使用方法和效果

1、配方1：

本添加剂由A组分和B组分构成，A组分：氧化钙10份，氧化镁10份，铝酸钙20份，氯化镁10份；B组分：碳酸氢钠5份，硫酸钙50份，硫酸铝5份。

2、使用方法：

a、将固含量质量百分比40％的聚羧酸减水剂水溶液(聚乙二醇单甲醚(MPEG)与马来酸酐的酯化产物为大单体，丙烯酸为小单体共聚而成，重均分子量约12600)(原料1)350份加入容器中，然后加入100份的所述添加剂的A组分，并进行搅拌20分钟，聚羧酸减水剂的水溶液逐渐变成粘稠、稳定的浆体；

b、向浆体内加入所述添加剂的B组分30份，并进行搅拌40分钟，使浆体进行再次脱水，放置两天进行固化，然后进行粉碎过筛，得到粉体聚羧酸减水剂1。

3、效果：

为了与常规的喷雾干燥工艺比较，对原料1进行喷雾干燥处理。为防止颗粒粘连，掺入5％的二氧化硅超细颗粒，溶液温度为120℃，干燥室温度为300℃。所得粉末记为比较样品1。

将等重量的粉体聚羧酸减水剂1和比较样品1分别以与水的重量比1∶10投入水中，在常温下搅拌5分钟，测定溶出物质量，以溶出物质量计算有效成分含量；将粉体聚羧酸减水剂1和比较样品1分别装入密封塑料袋中存放6个月，观察是否吸潮发粘导致粘手；将原料1、粉体聚羧酸减水剂1和比较样品1以相同的折固含量(0.20％)掺入水泥浆中，按照《GB/T8077混凝土外加剂均质性试验方法》测定水泥净浆流动度(水灰比为0.28)，以表征其减水效果。试验结果如表1所示。

表1 实施例检测结果1

实施例2：添加剂配方2及其使用方法和效果

1、配方2

本添加剂由A组分和B组分构成，A组分：氧化钙50份，氧化镁40份，铝酸钙50份，氯化镁30份；B组分：碳酸氢钠15份，硫酸钙85份，硫酸铝15份。

2、使用方法：

a、将固含量质量百分比60％的聚羧酸减水剂水溶液(甲基烯丙基聚醚(TPEG)为大单体，甲基丙烯酸、马来酸酐为小单体共聚而成，重均分子量约17200)(原料2)300份加入容器中，然后加入90份的所述添加剂的A组分，并进行搅拌60分钟，聚羧酸减水剂的水溶液逐渐变成粘稠、稳定的浆体；

b、向浆体内加入所述添加剂的B组分10份，并进行搅拌30分钟，使浆体进行再次脱水，放置两天进行固化，然后进行粉碎过筛，得到粉体聚羧酸减水剂2。

3、效果：

为了与常规的喷雾干燥工艺比较，对原料2进行喷雾干燥处理。为防止颗粒粘连，掺入5％的二氧化硅超细颗粒，溶液温度为120℃，干燥室温度为300℃。所得粉末记为比较样品2。

将等重量的粉体聚羧酸减水剂2和比较样品2分别以与水的重量比1∶10投入水中，在常温下搅拌5分钟，测定溶出物质量，以溶出物质量计算有效成分含量；将粉体聚羧酸减水剂2和比较样品2分别装入密封塑料袋中存放6个月，观察是否吸潮发粘导致粘手；将原料2、粉体聚羧酸减水剂2和比较样品2以相同的折固含量(0.20％)掺入水泥浆中，按照《GB/T8077混凝土外加剂均质性试验方法》测定水泥净浆流动度(水灰比为0.28)，以表征其减水效果。试验结果如表2所示。

表2 实施例检测结果2

实施例3：添加剂配方3及其使用方法和效果

1、配方3

本添加剂由A组分和B组分构成，A组分：氧化钙20份，氧化镁30份，铝酸钙40份，氯化镁20份；B组分：碳酸氢钠10份，硫酸钙70份，硫酸铝10份。

2、使用方法：

a、将固含量质量百分比50％的聚羧酸减水剂水溶液(烯丙基聚醚(APEG)为大单体，丙烯酸为小单体共聚而成，重均分子量约14800)(原料3)320份加入容器中，然后加入95份的所述添加剂的A组分，并进行搅拌40分钟，聚羧酸减水剂的水溶液逐渐变成粘稠、稳定的浆体；

b、向浆体内加入所述添加剂的B组分20份，并进行搅拌35分钟，使浆体进行再次脱水，放置两天进行固化，然后进行粉碎过筛，得到粉体聚羧酸减水剂3。

3、效果：

为了与常规的喷雾干燥工艺比较，对原料3进行喷雾干燥处理。为防止颗粒粘连，掺入5％的二氧化硅超细颗粒，溶液温度为120℃，干燥室温度为300℃。所得粉末记为比较样品3。

将等重量的粉体聚羧酸减水剂3和比较样品3分别以与水的重量比1∶10投入水中，在常温下搅拌5分钟，测定溶出物质量，以溶出物质量计算有效成分含量；将粉体聚羧酸减水剂3和比较样品3分别装入密封塑料袋中存放6个月，观察是否吸潮发粘导致粘手；将原料3、粉体聚羧酸减水剂3和比较样品3以相同的折固含量(0.20％)掺入水泥浆中，按照《GB/T8077混凝土外加剂均质性试验方法》测定水泥净浆流动度(水灰比为0.28)，以表征其减水效果。试验结果如表3所示。

表3 实施例检测结果3

本添加剂对其他的聚羧酸减水剂水溶液使用的效果与上述实施例类似。

从试验结果可以看出，采用本发明技术制备的聚羧酸减水剂粉剂与聚羧酸减水剂溶液的减水效果无明显差别，但优于喷雾干燥得到的粉剂减水剂的使用效果；实测可溶出的有效成分含量与计算值接近，比减水剂溶液有效成分含量略有降低，但掺量基本在0.5-0.6％，仍比萘系等常用减水剂掺量要低，符合使用方便的要求。

以上实施例只是对本发明构思和实现的一个说明，并非对其进行限制，在本发明构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。

Claims (3)

1.一种用于制备粉体聚羧酸减水剂的添加剂，其特征在于该添加剂由A组分和B组分构成，所述A组分由下述原料按重量配比组成：氧化钙10～50份，氧化镁10～40份，铝酸钙20～50份，氯化镁10～30份；所述B组分由下述原料按重量配比组成：碳酸氢钠5～15份，硫酸钙50～85份，硫酸铝5～15份。

2.如权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述A组分中各原料的重量配比为：氧化钙20份，氧化镁30份，铝酸钙40份，氯化镁20份；所述B组分中各原料的重量配比为：碳酸氢钠10份，硫酸钙70份，硫酸铝10份。

3.如权利要求1或2所述的添加剂的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

a、将固含量质量百分比40～60％的聚羧酸减水剂水溶液300～350份加入容器中，然后加入90～100份的所述添加剂的A组分，并进行搅拌20～60分钟，所述聚羧酸减水剂的水溶液变成粘稠、稳定的浆体；

b、向所述浆体内加入所述添加剂的B组分10～30份，并进行搅拌30～40分钟，使所述浆体进行再次脱水，放置两天进行固化，然后进行粉碎过筛，得到粉体聚羧酸减水剂。