CN106478896A - 一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法 - Google Patents

一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法，所述综合型聚羧酸减水剂含固量为40～50％，其由如下重量份的原料制成：100份不饱和聚氧乙烯醚、7～15份不饱和酸、4～10份不饱和酯、1～3份酰胺衍生物、0.5～2份氧化剂、0.2～1.2份链转移剂、0.3～2份还原剂、0.1～1份交联剂、0.01～0.1份七水合硫酸亚铁、5～10份市售抗泥助剂，90～130份去离子水及适量液碱。本发明的制备方法法采用常温氧化还原引发体系合成除具有减水、保坍功能外，还兼具有抗泥、早强功能的综合型聚羧酸减水剂，反应无需加热，减少能耗，大幅度降低了生产成本。

Description

一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法
技术领域
本发明属于建筑外加剂技术领域，具体涉及一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法。
背景技术
聚羧酸外加剂作为第三代高性能混凝土减水剂，具有掺量低、减水率高、保坍性能好、分子结构可调性强、生产工艺清洁等优点，是改善混凝土性能，提高混凝土工程质量的关键，已成为制造高性能现代混凝土的必备材料和核心技术。
但在实际工程应用过程中，目前已有的聚羧酸减水剂表现出一些问题。如目前市场上的水泥、砂、石材料越来越复杂，含泥含粉量高，对聚羧酸的吸附提高，导致混凝土损失快，因此要求聚羧酸减水剂除具有减水剂、保坍功能外，还具有抗泥功能。部分工程项目如预制混凝土或是冬季施工工程要求聚羧酸减水剂除具有减水功能外，还要有早强功能。目前解决这类问题的方法主要是采用增加聚羧酸减水剂的用量或者通过复配助剂达到抗泥或是早强效果，但是这些措施或是操作上很繁琐，或是成本增加，或是效果一般。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法。
本发明的具体技术方案如下：
一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法，所述综合型聚羧酸减水剂含固量为40～50％，其由如下重量份的原料制成：100份不饱和聚氧乙烯醚、7～15份不饱和酸、4～10份不饱和酯、1～3份酰胺衍生物、0.5～2份氧化剂、0.2～1.2份链转移剂、0.3～2份还原剂、0.1～1份交联剂、0.01～0.1份七水合硫酸亚铁、5～10份市售抗泥助剂，90～130份去离子水及适量液碱，上述不饱和聚氧乙烯醚由乙烯基聚氧乙烯醚和异戊烯基聚氧乙烯醚组成，且乙烯基聚氧乙烯醚和异戊烯基聚氧乙烯醚的分子量均为2400～4000；
具体包括如下步骤：
(1)按重量份称取各原料组分；
(2)将所述不饱和酸、不饱和酯溶于10～15重量份去离子水中，得到第一溶液；将所述还原剂溶于15～20份重量份去离子水中得到第二溶液；
(3)将乙烯基聚氧乙烯醚和异戊烯基聚氧乙烯醚、交联剂和酰胺衍生物溶于剩余重量份去离子水中，常温搅拌溶解后加入10％～20％的第一溶液，再依次加入链转移剂、七水合硫酸亚铁及氧化剂；
(4)同时滴加剩余的第一溶液和第二溶液至步骤(3)所得的物料中，且均在1～2h内滴加完毕；
(5)在步骤(4)所得的物料中加入市售抗泥助剂，再保温1h；
(6)用适量液碱调整步骤(5)的反应产物pH值为6.0～6.5，即得到含固量为40～50％的所述综合型聚羧酸减水剂。
在本发明的一个优选实施方案中，所述不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐和富马酸中的至少一种。
在本发明的一个优选实施方案中，所述不饱和酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的至少两种。
在本发明的一个优选实施方案中，所述酰胺衍生物为N-羟甲基丙烯酰胺、2～甲基丙烷磺酸丙烯酰胺或N，N-亚甲基双丙烯酰胺。
在本发明的一个优选实施方案中，所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。
在本发明的一个优选实施方案中，所述链转移剂为2-巯基乙醇、2-巯基乙酸、3-巯基丙醇或3-巯基丙酸。
在本发明的一个优选实施方案中，所述还原剂为抗坏血酸、甲醛次硫酸氢钠、Bruggolite FF6和Bruggolite E01中的至少一种。
在本发明的一个优选实施方案中，所述交联剂是聚乙二醇马来酸双酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种。
本发明的有益效果是：
1、本发明的制备方法在聚羧酸减水剂分子结构中引入了酯基及酰胺官能团，增强分子的空间位阻作用，提高减水率；酯基在碱性环境中能缓慢水解释放出羧基，起到了二次分散的作用，从而达到优异的缓释效果，能大大降低混凝土出现坍落度损失快现象；而酰胺官能团对混凝土的早期强度发展有促进作用，宏观上表现为优越的早强性能。
2、本发明的制备方法在合成阶段引入抗泥助剂，使合成的聚羧酸减水剂中含有抗粘土基团，能有效屏蔽粘土对聚羧酸系减水剂的吸附，从而保障了聚羧酸系减水剂的减水保坍作用。
3、本发明的制备方法法采用常温氧化还原引发体系合成除具有减水、保坍功能外，还兼具有抗泥、早强功能的综合型聚羧酸减水剂，反应无需加热，减少能耗，大幅度降低了生产成本。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
本实施例的综合型聚羧酸减水剂由如下重量份的原料制成：90份乙烯基聚氧乙烯醚和10份异戊烯基聚氧乙烯醚、12份丙烯酸、4份丙烯酸羟乙酯和6份丙烯酸羟丙酯、3份N，N-亚甲基双丙烯酰胺、1.5份过氧化氢、0.3份巯基丙酸、1.5份Bmggolite FF6、1份交联剂聚乙二醇马来酸双酯、0.1份七水合硫酸亚铁、10份市售抗泥助剂，120份去离子水及10份32％质量浓度的液碱。
(1)按重量份称取各原料组分；
(2)将所述丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯溶于10重量份去离子水中，得到第一溶液；将所述还原剂Bruggolite FF6溶于20份重量份去离子水中得到第二溶液；
(3)将乙烯基聚氧乙烯醚和异戊烯基聚氧乙烯醚、聚乙二醇马来酸双酯和N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶于剩余重量份去离子水中，常温搅拌溶解后加入10％总质量的第一溶液，再依次加入巯基丙酸、七水合硫酸亚铁及过氧化氢；
(4)同时滴加剩余的第一溶液和第二溶液至步骤(3)所得的物料中，两种溶液均在1～2h内滴加完毕；
(5)在步骤(4)所得的物料中加入抗泥助剂，再保温1h；
(6)用32％质量浓度的液碱调整步骤(5)的反应产物pH值为6.0～6.5，即得到所述的综合型聚羧酸减水剂。
实施例2
本实施例的综合型聚羧酸减水剂由如下重量份的原料制成：80份乙烯基聚氧乙烯醚和20份异戊烯基聚氧乙烯醚、7份丙烯酸和4份马来酸酐、2份丙烯酸羟乙酯和4份甲基丙烯酸羟丙酯、1份N-羟甲基丙烯酰胺、2份过硫酸铵、0.5份巯基乙酸、0.35份甲醛次硫酸氢钠和0.55份Bruggolite FF6、0.5份交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯、0.06份七水合硫酸亚铁、5份市售抗泥助剂，120份去离子水及8份32％质量浓度的液碱。
(1)按重量份称取各原料组分；
(2)将所述丙烯酸和马来酸酐、丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯溶于10重量份去离子水中，得到第一溶液；将所述还原剂甲醛次硫酸氢钠和Bruggolite FF6溶于20份重量份去离子水中得到第二溶液；
(3)将乙烯基聚氧乙烯醚和异戊烯基聚氧乙烯醚、聚乙二醇二丙烯酸酯和N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶于剩余重量份去离子水中，常温搅拌溶解后加入15％总质量的第一溶液，再依次加入巯基乙酸、七水合硫酸亚铁及过硫酸铵；
(4)同时滴加剩余的第一溶液和第二溶液至步骤(3)所得的物料中，两种溶液均在1～2h内滴加完毕；
(5)在步骤(4)所得的物料中加入抗泥助剂，再保温1h；
(6)用32％质量浓度的液碱调整步骤(5)的反应产物pH值为6.0～6.5，即得到所述的综合型聚羧酸减水剂。
实施例3
本实施例的综合型聚羧酸减水剂由如下重量份的原料制成：85份乙烯基聚氧乙烯醚和15份异戊烯基聚氧乙烯醚、5份丙烯酸和3份甲基丙烯酸、1份甲基丙烯酸羟乙酯和3份丙烯酸羟丙酯、2份2～甲基丙烷磺酸丙烯酰胺、0.5份过硫酸钾、0.7份巯基乙醇、0.2份抗坏血酸和0.3份甲醛次硫酸氢钠、0.2份交联剂聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.02份七水合硫酸亚铁、6份市售抗泥助剂，120份去离子水及5份32％质量浓度的液碱。
(1)按重量份称取各原料组分；
(2)将所述丙烯酸和甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯溶于10重量份去离子水中，得到第一溶液；将所述还原剂甲醛次硫酸氢钠和抗坏血酸溶于20份重量份去离子水中得到第二溶液；
(3)将乙烯基聚氧乙烯醚和异戊烯基聚氧乙烯醚、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和2～甲基丙烷磺酸丙烯酰胺溶于剩余重量份去离子水中，常温搅拌溶解后加入20％总质量的第一溶液，再依次加入巯基乙醇、七水合硫酸亚铁及过硫酸钾；
(4)同时滴加剩余的第一溶液和第二溶液至步骤(3)所得的物料中，两种溶液均在1～2h内滴加完毕；
(5)在步骤(4)所得的物料中加入抗泥助剂，再保温1h；
(6)用32％质量浓度的液碱调整步骤(5)的反应产物pH值为6.0～6.5，即得到所述的综合型聚羧酸减水剂。
实施例4
本实施例的综合型聚羧酸减水剂由如下重量份的原料制成：70份乙烯基聚氧乙烯醚和30份异戊烯基聚氧乙烯醚、8份丙烯酸和2份富马酸、2份甲基丙烯酸羟乙酯和4份丙烯酸羟乙酯、1.5份N，N-亚甲基双丙烯酰胺、1份过硫酸钠、1份巯基丙醇、0.3份BruggoliteE01、0.7份交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯、0.04份七水合硫酸亚铁、8份市售抗泥助剂，120份去离子水及7份32％质量浓度的液碱。
(1)按重量份称取各原料组分；
(2)将所述丙烯酸和富马酸、甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟乙酯溶于10重量份去离子水中，得到第一溶液；将所述还原剂Bruggolite E01溶于20份重量份去离子水中得到第二溶液；
(3)将乙烯基聚氧乙烯醚和异戊烯基聚氧乙烯醚、聚乙二醇二丙烯酸酯和N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶于剩余重量份去离子水中，常温搅拌溶解后加入10％总质量的第一溶液，再依次加入巯基丙醇、七水合硫酸亚铁及过硫酸钠；
(4)同时滴加剩余的第一溶液和第二溶液至步骤(3)所得的物料中，两种溶液均在1～2h内滴加完毕；
(5)在步骤(4)所得的物料中加入抗泥助剂，再保温1h；
(6)用32％质量浓度的液碱调整步骤(5)的反应产物pH值为6.0～6.5，即得到所述的综合型聚羧酸减水剂。
将实施例1～4合成得到的综合型聚羧酸减水剂和比较例(普通聚羧酸减水剂)按照GB/8076～2008标准中的方法进行混凝土性能测定，减水剂掺量为凝胶材料的1.2％，混凝土配合比见表1，所得结果如表2所示：
表1混凝土原材料及配合比
表2实施例性能指标对比
从上述结果可知，本发明的综合型聚羧酸减水剂能使新拌混凝土的各项指标优于市售普通减水剂，除减水、保坍功能外，还兼具有早强功能，特别能解决混凝土因含泥量大而造成的损失块等问题，所拌制的混凝土和易性好，混泥土柔软不板结，易于引气。
本领域普通技术人员可知，本发明所用原料和参数在下述范围内变化时，仍然能够得到与上述实施例相同或相近的技术效果，仍然属于本发明的保护范围：
一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法，所述综合型聚羧酸减水剂含固量为40～50％，其由如下重量份的原料制成：100份不饱和聚氧乙烯醚、7～15份不饱和酸、4～10份不饱和酯、1～3份酰胺衍生物、0.5～2份氧化剂、0.2～1.2份链转移剂、0.3～2份还原剂、0.1～1份交联剂、0.01～0.1份七水合硫酸亚铁、5～10份市售抗泥助剂，90～130份去离子水及适量液碱，上述不饱和聚氧乙烯醚由乙烯基聚氧乙烯醚和异戊烯基聚氧乙烯醚组成，且乙烯基聚氧乙烯醚和异戊烯基聚氧乙烯醚的分子量均为2400～4000；
具体包括如下步骤：
(1)按重量份称取各原料组分；
(2)将所述不饱和酸、不饱和酯溶于10～15重量份去离子水中，得到第一溶液；将所述还原剂溶于15～20份重量份去离子水中得到第二溶液；
(3)将乙烯基聚氧乙烯醚和异戊烯基聚氧乙烯醚、交联剂和酰胺衍生物溶于剩余重量份去离子水中，常温搅拌溶解后加入10％～20％的第一溶液，再依次加入链转移剂、七水合硫酸亚铁及氧化剂；
(4)同时滴加剩余的第一溶液和第二溶液至步骤(3)所得的物料中，且均在1～2h内滴加完毕；
(5)在步骤(4)所得的物料中加入市售抗泥助剂，再保温1h；
(6)用适量液碱调整步骤(5)的反应产物pH值为6.0～6.5，即得到含固量为40～50％的所述综合型聚羧酸减水剂。
所述不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐和富马酸中的至少一种。
所述不饱和酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的至少两种。
所述酰胺衍生物为N-羟甲基丙烯酰胺、2～甲基丙烷磺酸丙烯酰胺或N，N-亚甲基双丙烯酰胺。
所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。
所述链转移剂为2-巯基乙醇、2-巯基乙酸、3-巯基丙醇或3-巯基丙酸。
所述还原剂为抗坏血酸、甲醛次硫酸氢钠、Bruggolite FF6和Bruggolite E01中的至少一种。
在本发明的一个优选实施方案中，所述交联剂是聚乙二醇马来酸双酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述综合型聚羧酸减水剂含固量为40～50％，其由如下重量份的原料制成：100份不饱和聚氧乙烯醚、7～15份不饱和酸、4～10份不饱和酯、1～3份酰胺衍生物、0.5～2份氧化剂、0.2～1.2份链转移剂、0.3～2份还原剂、0.1～1份交联剂、0.01～0.1份七水合硫酸亚铁、5～10份市售抗泥助剂，90～130份去离子水及适量液碱，上述不饱和聚氧乙烯醚由乙烯基聚氧乙烯醚和异戊烯基聚氧乙烯醚组成，且乙烯基聚氧乙烯醚和异戊烯基聚氧乙烯醚的分子量均为2400～4000；
具体包括如下步骤：
(1)按重量份称取各原料组分；
(2)将所述不饱和酸、不饱和酯溶于10～15重量份去离子水中，得到第一溶液；将所述还原剂溶于15～20份重量份去离子水中得到第二溶液；
(3)将乙烯基聚氧乙烯醚和异戊烯基聚氧乙烯醚、交联剂和酰胺衍生物溶于剩余重量份去离子水中，常温搅拌溶解后加入10％～20％的第一溶液，再依次加入链转移剂、七水合硫酸亚铁及氧化剂；
(4)同时滴加剩余的第一溶液和第二溶液至步骤(3)所得的物料中，且均在1～2h内滴加完毕；
(5)在步骤(4)所得的物料中加入市售抗泥助剂，再保温1h；
(6)用适量液碱调整步骤(5)的反应产物pH值为6.0～6.5，即得到含固量为40～50％的所述综合型聚羧酸减水剂。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐和富马酸中的至少一种。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述不饱和酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的至少两种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述酰胺衍生物为N-羟甲基丙烯酰胺、2～甲基丙烷磺酸丙烯酰胺或N，N-亚甲基双丙烯酰胺。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述链转移剂为2-巯基乙醇、2-巯基乙酸、3-巯基丙醇或3-巯基丙酸。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述还原剂为抗坏血酸、甲醛次硫酸氢钠、Bruggolite FF6和Bruggolite E01中的至少一种。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述交联剂是聚乙二醇马来酸双酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种。
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