CN106496454A - 一种两性型聚羧酸超塑化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种两性型聚羧酸超塑化剂的制备方法,属于超塑化剂制备技术领域。本发明首先将甲基丙烯酸甲酯、二甲氨基乙醇等物质进行加热反应,得到中间体产物,再将其与去离子水混合,并用盐酸调节pH,并依次加入对羟基苯甲醚和氯化铵饱和溶液,对其加热,得到阳离子功能性单体,接着加入烯丙基聚氧乙烯醚2400、对苯二酚等物质进行加热,得到酯化大单体溶液,最后将其与阳离子功能性单体等物质进行搅拌反应即可。本发明制备的两性型聚羧酸超塑化剂具有良好的坍落度保持能力,60min时,其坍落度为175~188mm,扩展度450~560mm;与混凝土的相容性较好,且稳定性高,具有高减水率,减水率达到35.6%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种两性型聚羧酸超塑化剂的制备方法,属于超塑化剂制备技术领域。
背景技术
目前,对高性能混凝土提出的要求已不仅是高强,而更多的在于关注这种结构材料的超长期耐久性,在高强基础上同时具有密实、稳定和优良的施工性能。在制备高性能混凝土的技术中,除了对水泥、骨料有较高的要求之外,最重要的还在于在配置过程中使用超细粉掺合料和化学添加剂,尤其是具有高效减水、适当引气并能减少和防止坍落度经时损失的高性能超塑化剂。
超塑化剂又叫混凝土外加剂,指能产生具有很好的和易性,包括高流动性、保水性、粘聚性,更便于浇注的流态混凝土,并且不降低水泥用量和强度的添加剂,在国内主要是指减水率高的高效减水剂和高性能减水剂等。具有特殊结构的混凝土超塑化剂由于具有高减水率、混凝土坍落度经时损失小、掺量低等优点,已成为国内外外加剂研究与开发的热点。
聚羧酸系超塑化剂依靠其掺量低、减水率高、保坍能力比萘系减水剂强、降低混凝土收缩以及制备过程无污染等优点,已经成为制备高性能混凝土不可缺少的关键组分,也成为了国内外研究的热点。经过最近几年的飞速发展,聚羧酸系超塑化剂的减水能力得到较大幅度的提高,这也间接的导致了混凝土体系中聚羧酸超塑化剂的掺量逐渐降低,这也是导致掺聚羧酸超塑化剂混凝土逐渐暴露保坍能力不足的原因,残余超塑化剂浓度降低过快导致混凝土坍损过快的缺点,且还存在着水泥适应性差、性能不稳定的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题:针对聚羧酸系超塑化剂保坍能力不足,导致混凝土坍损过快,且与水泥适应性较差的问题,本发明首先将甲基丙烯酸甲酯、二甲氨基乙醇等物质进行加热保温反应并蒸馏,得到中间体产物,再将其与去离子水混合,得到混合液,并用盐酸调节pH,并依次加入对羟基苯甲醚和氯化铵饱和溶液,加热反应,得到阳离子功能性单体,接着加入烯丙基聚氧乙烯醚2400、去离子水、对苯二酚等物质进行加热反应,得到酯化大单体溶液,最后将其与阳离子功能性单体、过硫酸铵等物质进行搅拌反应,即可得到两性型聚羧酸超塑化剂。本发明制备的两性型聚羧酸超塑化剂具有良好的坍落度保持能力,与混凝土的相容性较好,稳定性较高。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
(1)称量26.5~31.8mL甲基丙烯酸甲酯,10~12mL二甲氨基乙醇,0.34~0.41mL钛酸四丁酯,0.14~0.16g硫化二苯胺,装入三口烧瓶中,加热升温至55~60℃,并以300~400r/min保温搅拌反应3~5h,继续加热至沸腾,蒸馏至回流比为3:1,得中间体产物;
(2)量取18~20mL上述中间体产物与8~10mL去离子水,装入四口烧瓶中,以300~400r/min搅拌5~8min,得混合液,用质量分数为5%盐酸调节混合液pH至中性,加入0.15~0.18g对羟基苯甲醚,升温至50~55℃,并以500~600r/min恒温搅拌5~6h,随后以3~5mL/min滴加50℃氯化铵饱和溶液至混合液澄清,继续恒温搅拌40~50min,静置1~2h,收集上层溶液,得阳离子功能性单体,备用;
(3)称取24~48g烯丙基聚氧乙烯醚2400与80~120mL去离子水混合均匀后,加入反应釜中,加热至55~60℃,加入0.22~0.55g对苯二酚和1.0~1.2mL质量分数为98%硫酸,继续加热至65~70℃,加入3.0~4.5g甲基丙烯酸,保持温度5~6h后,降温至35~40℃,以100~150r/min搅拌10~20min,得酯化大单体溶液;
(4)量取12~15mL步骤(2)制备的阳离子功能性单体,80~100mL上述酯化大单体溶液,100~150mL去离子水,装入反应釜中,加热至70~80℃,并以300~400r/min搅拌10~15min,随后加入1.5~1.6g过硫酸铵,保持温度反应3~5h后,自然冷却至40~50℃,得混合料液,并用质量分数为30%氢氧化钠溶液调节混合料液pH至中性,得两性型聚羧酸超塑化剂。
本发明的应用方法:将本发明制备的两性型聚羧酸超塑化剂添加至新拌的混凝土中,添加的量为混凝土中水泥用量的0.13~0.15%,并对其搅拌直至混合均匀后,对其进行检测,其添加超塑化剂后的混凝土60min时,其坍落度为175~188mm,扩展度450~560mm,且与混凝土的相容性较好,减水率达到35.6%以上。
本发明与其他方法相比,有益技术效果是:
(1)本发明制备的两性型聚羧酸超塑化剂具有良好的坍落度保持能力,60min时,其坍落度为175~188mm,扩展度450~560mm;
(2)本发明制备的两性型聚羧酸超塑化剂与混凝土的相容性较好,且稳定性高,具有高减水率,减水率达到35.6%以上。
具体实施方式
首先称量26.5~31.8mL甲基丙烯酸甲酯,10~12mL二甲氨基乙醇,0.34~0.41mL钛酸四丁酯,0.14~0.16g硫化二苯胺,装入三口烧瓶中,加热升温至55~60℃,并以300~400r/min保温搅拌反应3~5h,继续加热至沸腾,蒸馏至回流比为3:1,得中间体产物;量取18~20mL上述中间体产物与8~10mL去离子水,装入四口烧瓶中,以300~400r/min搅拌5~8min,得混合液,用质量分数为5%盐酸调节混合液pH至中性,加入0.15~0.18g对羟基苯甲醚,升温至50~55℃,并以500~600r/min恒温搅拌5~6h,随后以3~5mL/min滴加50℃氯化铵饱和溶液至混合液澄清,继续恒温搅拌40~50min,静置1~2h,收集上层溶液,得阳离子功能性单体,备用;再称取24~48g烯丙基聚氧乙烯醚2400与80~120mL去离子水混合均匀后,加入反应釜中,加热至55~60℃,加入0.22~0.55g对苯二酚和1.0~1.2mL质量分数为98%硫酸,继续加热至65~70℃,加入3.0~4.5g甲基丙烯酸,保持温度5~6h后,降温至35~40℃,以100~150r/min搅拌10~20min,得酯化大单体溶液;最后量取12~15mL制备的阳离子功能性单体,80~100mL上述酯化大单体溶液,100~150mL去离子水,装入反应釜中,加热至70~80℃,并以300~400r/min搅拌10~15min,随后加入1.5~1.6g过硫酸铵,保持温度反应3~5h后,自然冷却至40~50℃,得混合料液,并用质量分数为30%氢氧化钠溶液调节混合料液pH至中性,得两性型聚羧酸超塑化剂。
实例1
首先称量31.8mL甲基丙烯酸甲酯,12mL二甲氨基乙醇,0.41mL钛酸四丁酯,0.16g硫化二苯胺,装入三口烧瓶中,加热升温至60℃,并以400r/min保温搅拌反应5h,继续加热至沸腾,蒸馏至回流比为3:1,得中间体产物;量取20mL上述中间体产物与10mL去离子水,装入四口烧瓶中,以400r/min搅拌8min,得混合液,用质量分数为5%盐酸调节混合液pH至中性,加入0.18g对羟基苯甲醚,升温至55℃,并以600r/min恒温搅拌6h,随后以5mL/min滴加50℃氯化铵饱和溶液至混合液澄清,继续恒温搅拌50min,静置2h,收集上层溶液,得阳离子功能性单体,备用;再称取48g烯丙基聚氧乙烯醚2400与120mL去离子水混合均匀后,加入反应釜中,加热至60℃,加入0.55g对苯二酚和1.2mL质量分数为98%硫酸,继续加热至70℃,加入4.5g甲基丙烯酸,保持温度6h后,降温至40℃,以150r/min搅拌20min,得酯化大单体溶液;最后量取15mL制备的阳离子功能性单体,100mL上述酯化大单体溶液,150mL去离子水,装入反应釜中,加热至80℃,并以400r/min搅拌15min,随后加入1.6g过硫酸铵,保持温度反应5h后,自然冷却至50℃,得混合料液,并用质量分数为30%氢氧化钠溶液调节混合料液pH至中性,得两性型聚羧酸超塑化剂。
将本发明制备的两性型聚羧酸超塑化剂添加至新拌的混凝土中,添加的量为混凝土中水泥用量的0.15%,并对其搅拌直至混合均匀后,对其进行检测,其添加超塑化剂后的混凝土60min时,其坍落度为188mm,扩展度560mm,且与混凝土的相容性较好,减水率达到35.8%。
实例2
首先称量26.5mL甲基丙烯酸甲酯,10mL二甲氨基乙醇,0.34mL钛酸四丁酯,0.14g硫化二苯胺,装入三口烧瓶中,加热升温至55℃,并以300r/min保温搅拌反应3h,继续加热至沸腾,蒸馏至回流比为3:1,得中间体产物;量取18mL上述中间体产物与8mL去离子水,装入四口烧瓶中,以300r/min搅拌5min,得混合液,用质量分数为5%盐酸调节混合液pH至中性,加入0.15g对羟基苯甲醚,升温至50℃,并以500r/min恒温搅拌5h,随后以3mL/min滴加50℃氯化铵饱和溶液至混合液澄清,继续恒温搅拌40min,静置1h,收集上层溶液,得阳离子功能性单体,备用;再称取24g烯丙基聚氧乙烯醚2400与80mL去离子水混合均匀后,加入反应釜中,加热至55℃,加入0.22g对苯二酚和1.0mL质量分数为98%硫酸,继续加热至65℃,加入3.0g甲基丙烯酸,保持温度5h后,降温至35℃,以100r/min搅拌10min,得酯化大单体溶液;最后量取12mL制备的阳离子功能性单体,80mL上述酯化大单体溶液,100mL去离子水,装入反应釜中,加热至70℃,并以300r/min搅拌10min,随后加入1.5g过硫酸铵,保持温度反应3h后,自然冷却至40℃,得混合料液,并用质量分数为30%氢氧化钠溶液调节混合料液pH至中性,得两性型聚羧酸超塑化剂。
将本发明制备的两性型聚羧酸超塑化剂添加至新拌的混凝土中,添加的量为混凝土中水泥用量的0.14%,并对其搅拌直至混合均匀后,对其进行检测,其添加超塑化剂后的混凝土60min时,其坍落度为180mm,扩展度500mm,且与混凝土的相容性较好,减水率达到38.6%。
实例3
首先称量30.8mL甲基丙烯酸甲酯,11mL二甲氨基乙醇,0.37mL钛酸四丁酯,0.15g硫化二苯胺,装入三口烧瓶中,加热升温至57℃,并以350r/min保温搅拌反应4h,继续加热至沸腾,蒸馏至回流比为3:1,得中间体产物;量取19mL上述中间体产物与9mL去离子水,装入四口烧瓶中,以350r/min搅拌7min,得混合液,用质量分数为5%盐酸调节混合液pH至中性,加入0.17g对羟基苯甲醚,升温至55℃,并以550r/min恒温搅拌5h,随后以4mL/min滴加50℃氯化铵饱和溶液至混合液澄清,继续恒温搅拌45min,静置1h,收集上层溶液,得阳离子功能性单体,备用;再称取30g烯丙基聚氧乙烯醚2400与110mL去离子水混合均匀后,加入反应釜中,加热至57℃,加入0.45g对苯二酚和1.1mL质量分数为98%硫酸,继续加热至67℃,加入4.1g甲基丙烯酸,保持温度5h后,降温至37℃,以120r/min搅拌15min,得酯化大单体溶液;最后量取13mL制备的阳离子功能性单体,90mL上述酯化大单体溶液,110mL去离子水,装入反应釜中,加热至75℃,并以350r/min搅拌12min,随后加入1.5g过硫酸铵,保持温度反应4h后,自然冷却至45℃,得混合料液,并用质量分数为30%氢氧化钠溶液调节混合料液pH至中性,得两性型聚羧酸超塑化剂。
将本发明制备的两性型聚羧酸超塑化剂添加至新拌的混凝土中,添加的量为混凝土中水泥用量的0.14%,并对其搅拌直至混合均匀后,对其进行检测,其添加超塑化剂后的混凝土60min时,其坍落度为178mm,扩展度500mm,且与混凝土的相容性较好,减水率达到35.9%。
Claims (1)
1.一种两性型聚羧酸超塑化剂的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:
(1)称量26.5~31.8mL甲基丙烯酸甲酯,10~12mL二甲氨基乙醇,0.34~0.41mL钛酸四丁酯,0.14~0.16g硫化二苯胺,装入三口烧瓶中,加热升温至55~60℃,并以300~400r/min保温搅拌反应3~5h,继续加热至沸腾,蒸馏至回流比为3:1,得中间体产物;
(2)量取18~20mL上述中间体产物与8~10mL去离子水,装入四口烧瓶中,以300~400r/min搅拌5~8min,得混合液,用质量分数为5%盐酸调节混合液pH至中性,加入0.15~0.18g对羟基苯甲醚,升温至50~55℃,并以500~600r/min恒温搅拌5~6h,随后以3~5mL/min滴加50℃氯化铵饱和溶液至混合液澄清,继续恒温搅拌40~50min,静置1~2h,收集上层溶液,得阳离子功能性单体,备用;
(3)称取24~48g烯丙基聚氧乙烯醚2400与80~120mL去离子水混合均匀后,加入反应釜中,加热至55~60℃,加入0.22~0.55g对苯二酚和1.0~1.2mL质量分数为98%硫酸,继续加热至65~70℃,加入3.0~4.5g甲基丙烯酸,保持温度5~6h后,降温至35~40℃,以100~150r/min搅拌10~20min,得酯化大单体溶液;
(4)量取12~15mL步骤(2)制备的阳离子功能性单体,80~100mL上述酯化大单体溶液,100~150mL去离子水,装入反应釜中,加热至70~80℃,并以300~400r/min搅拌10~15min,随后加入1.5~1.6g过硫酸铵,保持温度反应3~5h后,自然冷却至40~50℃,得混合料液,并用质量分数为30%氢氧化钠溶液调节混合料液pH至中性,得两性型聚羧酸超塑化剂。
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