CN106800621A - 一种超早强型聚羧酸减水剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超早强型聚羧酸减水剂，属于混凝土外加剂领域。本发明由以下重量份数的组分组成：分子量为5000的聚醚单体300～400份，去离子水450～590份，引发剂1.5～3份，单体C 25～35份，单体D 15～25份，链转移剂1.5～2.5份，还原剂0.6～0.9份，无机碱适量。本发明通过分子结构修饰，引入具有早强功能的特征基团，并使用链转移剂来调节聚合物分子量,使之具有掺量低、减水率高、适应性广，在免蒸养的情况下使预制构件在规定时间内达到脱模强度，并且外观光洁美观的优异特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种超早强型聚羧酸减水剂及其制备方法，属于混凝土外加剂领域。
背景技术
随着混凝土技术的不断发展和完善，混凝土作为常用的建筑基础材料之一，在越来越多的领域得到广泛的应用，与此同时混凝土性能也提出了越来越高的要求。早强、超早强混凝土(UHESC)在公路、桥梁、港口、地铁、预应力高强管桩等工程的施工以及维修加固中具有广泛的市场应用前景。
混凝土预制构件需要较高的早期强度、较短的凝结时间，以便加快施工进度，提高模板周转率。与萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐等减水剂相比，聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、适应性广、功能可调性大和混凝土耐久性优异的特点，因此研究和开发出超早强型聚羧酸减水剂，具有非常广泛的市场应用前景。
通常来说，提高聚羧酸减水剂的早期强度主要有以下两种途径：(1)在聚羧酸减水剂中复配一定的无机、有机的早强组分；(2)通过分子结构修饰，引入具有早强功能的特征基团，合成出超早强型聚羧酸减水剂。两种途径各有优点和自身的不足，其作用原理也不尽相同，另外具体如何调整也没有一个好的方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超早强型聚羧酸减水剂，旨在通过分子结构修饰，引入具有早强功能的特征基团，并使用链转移剂来调节聚合物分子量,使之具有掺量低、减水率高、适应性广，在免蒸养的情况下使预制构件在规定时间内达到脱模强度，并且外观光洁美观的优异特性。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种超早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：由以下重量份数的组分组成：分子量为5000的聚醚单体300～400份，去离子水450～590份，引发剂1.5～3份，单体C 25～35份，单体D 15～25份，链转移剂1.5～2.5份，还原剂0.6～0.9份，无机碱适量。
进一步的技术方案在于，所述的聚醚单体为甲基烯丙基聚氧乙烯-氧化丙烯多胺基聚醚，其分子量为5000。
进一步的技术方案在于，所述的引发剂是过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或多种。
进一步的技术方案在于，所述的单体C是丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸酐、富马酸、乌头酸中的一种或多种。
进一步的技术方案在于，所述的单体D是丙烯酰胺、N—异丙基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或多种。
进一步的技术方案在于，所述的链转移剂是巯基丙酸、巯基乙酸中的一种或两种。
进一步的技术方案在于，所述的还原剂是维生素C、亚硫酸氢钠中的一种或两种。
进一步的技术方案在于，所述的无机碱是氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。
进一步的技术方案还在于，所述的一种超早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将上述重量份数的单体C 25～35份，单体D 15～25份，链转移剂1.5～2.5份，去离子水50～70份混合搅拌均匀作为小料A；
(2)将上述重量份数的还原剂0.6～0.9份，去离子水100～120份；混合搅拌均匀作为小料B；
(3)将上述重量份数的聚醚单体300～400份和去离子水300～400份放入四口瓶中，保持在温度25～45℃下溶解，随后加入引发剂1.5～3份并搅拌均匀；
(4)向步骤(3)中的四口瓶中同时滴加小料A和小料B，小料A滴加时间为3h，小料B滴加时间为4小时，滴加结束后保温1小时，待其冷却至室温后加入无机碱中和至PH5～7即得成品。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过分子结构修饰，引入具有早强功能的特征基团，并使用链转移剂来调节聚合物分子量,使之具有掺量低、减水率高、适应性广，在免蒸养的情况下使预制构件在规定时间内达到脱模强度，并且外观光洁美观的优异特性。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明公开了一种超早强型聚羧酸减水剂，其制备方法包括如下步骤：
(1)将上述重量份数的单体C 25～35份，单体D 15～25份，链转移剂1.5～2.5份，去离子水50～70份混合搅拌均匀作为小料A；
其中，单体C是丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸酐、富马酸、乌头酸中的一种或多种；
单体D是丙烯酰胺、N—异丙基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或多种；
链转移剂是巯基丙酸、巯基乙酸中的一种或两种。
(2)将上述重量份数的还原剂0.6～0.9份，去离子水100～120份；混合搅拌均匀作为小料B；
还原剂是维生素C、亚硫酸氢钠中的一种或两种。
(3)将上述重量份数的聚醚单体300～400份和去离子水300～400份放入四口瓶中，保持在温度25～45℃下溶解，随后加入引发剂1.5～3份并搅拌均匀；
其中，聚醚单体为甲基烯丙基聚氧乙烯-氧化丙烯多胺基聚醚，其分子量为5000。
引发剂是过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或多种。
(4)向步骤(3)中的四口瓶中同时滴加小料A和小料B，小料A滴加时间为3h，小料B滴加时间为4小时，滴加结束后保温1小时，待其冷却至室温后加入无机碱中和至PH5～7即得成品。
具体实施例
实施例1
向四口瓶中加入计量准确的去离子水400份，甲基烯丙基聚氧乙烯-氧化丙烯多胺基聚醚400份，将四口瓶放入温度为30℃的恒温水浴锅中，搅拌溶解后，待温度稳定在30℃，加入过氧化氢1.5份搅拌均匀，5分钟后开始滴加小料A、B(小料A由丙烯酸20份、甲基丙烯酸5份、丙烯酰胺15份、巯基丙酸1.5份加入去离子水50份搅拌均匀制成，小料B由维生素C 0.6份加入去离子水120份搅拌均匀制成)，小料A滴加时间为3h，小料B滴加时间为4小时，滴加结束后保温1小时，加入氢氧化钠12份,调节PH至5.45，制得超早强聚羧酸减水剂。
实施例2
向四口瓶中加入计量准确的去离子水350份，甲基烯丙基聚氧乙烯-氧化丙烯多胺基聚醚350份，将四口瓶放入温度为35℃的恒温水浴锅中，搅拌溶解后，待温度稳定在35℃，加入过氧化氢1.5份、过硫酸铵0.5份搅拌均匀，5分钟后开始滴加小料A、B(小料A由丙烯酸15份、甲基丙烯酸3份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10份、丙烯酰胺10份、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯10份、巯基丙酸1.5份加入去离子水60份搅拌均匀制成，小料B由维生素C 0.6份加入去离子水120份搅拌均匀制成)，小料A滴加时间为3h，小料B滴加时间为4小时，滴加结束后保温1小时，加入氢氧化钠10份，调节PH至5.31，制得超早强聚羧酸减水剂。
实施例3
向四口瓶中加入计量准确的去离子水400份，甲基烯丙基聚氧乙烯-氧化丙烯多胺基聚醚400份，将四口瓶放入温度为40℃的恒温水浴锅中，搅拌溶解后，待温度稳定在40℃，加入过氧化氢0.5份、过硫酸铵1.5份搅拌均匀，5分钟后开始滴加小料A、B(小料A由马来酸酐10份、甲基丙烯酸3份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12份、丙烯酰胺10份、N—异丙基丙烯酰胺10份、巯基乙酸2.0份加入去离子水60份搅拌均匀制成，小料B由亚硫酸氢钠0.9份加入去离子水100份搅拌均匀制成)，小料A滴加时间为3h，小料B滴加时间为4小时，滴加结束后保温1小时，加入氢氧化钠12份，调节PH至6.21，制得超早强聚羧酸减水剂。
实施例4
向四口瓶中加入计量准确的去离子水400份，甲基烯丙基聚氧乙烯-氧化丙烯多胺基聚醚400份，将四口瓶放入温度为45℃的恒温水浴锅中，搅拌溶解后，待温度稳定在45℃，加入过氧化氢0.5份、过硫酸钠1.5份搅拌均匀，5分钟后开始滴加小料A、B(小料A由富马酸10份、丙烯酸10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12份、丙烯酰胺12份、N，N-二甲基丙烯酰胺10份、巯基乙酸2.0份加入去离子水60份搅拌均匀制成，小料B由维生素C 0.4份、亚硫酸氢钠0.5份加入去离子水100份搅拌均匀制成)，小料A滴加时间为3h，小料B滴加时间为4小时，滴加结束后保温1小时，加入氢氧化钠20份调节PH至6.05，制得超早强聚羧酸减水剂。
实施例5
向四口瓶中加入计量准确的去离子水300份，甲基烯丙基聚氧乙烯-氧化丙烯多胺基聚醚300份，将四口瓶放入温度为45℃的恒温水浴锅中，搅拌溶解后，待温度稳定在45℃，加入过氧化氢1.0份、过硫酸钠0.5份搅拌均匀，5分钟后开始滴加小料A、B(小料A由乌头酸8份、丙烯酸10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸7份、丙烯酰胺10份、N，N-二甲基丙烯酰胺5份、巯基乙酸1.5份加入去离子水60份搅拌均匀制成，小料B由维生素C 0.4份、亚硫酸氢钠0.2份加入去离子水100份搅拌均匀制成)，小料A滴加时间为3h，小料B滴加时间为4小时，滴加结束后保温1小时，加入氢氧化钠15份，调节PH至6.12，制得超早强聚羧酸减水剂。
实施例6
向四口瓶中加入计量准确的去离子水400份，甲基烯丙基聚氧乙烯-氧化丙烯多胺基聚醚400份，将四口瓶放入温度为25℃的恒温水浴锅中，搅拌溶解后，待温度稳定在25℃，加入过硫酸铵1.5份、过硫酸钠1.5份搅拌均匀，5分钟后开始滴加小料A、B(小料A由丙烯酸20份、马来酸酐8份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸7份、丙烯酰胺15份、N，N-二甲基丙烯酰胺10份、巯基乙酸1.5份、3-巯基丙酸丁酯1.0加入去离子水70份搅拌均匀制成，小料B由维生素C0.6份、亚硫酸氢钠0.3份加入去离子水120份搅拌均匀制成)，小料A滴加时间为3h，小料B滴加时间为4小时，滴加结束后保温1小时，加入氢氧化钠17份，调节PH至5.98，制得超早强聚羧酸减水剂。
实施例7
向四口瓶中加入计量准确的去离子水400份，甲基烯丙基聚氧乙烯-氧化丙烯多胺基聚醚400份，将四口瓶放入温度为45℃的恒温水浴锅中，搅拌溶解后，待温度稳定在45℃，加入过氧化氢2.5份搅拌均匀，5分钟后开始滴加小料A、B(小料A由富马酸12份、丙烯酸12份、甲基丙烯酸8份、丙烯酰胺10份、N，N-二甲基丙烯酰胺5份、巯基乙酸1.5份加入去离子水60份搅拌均匀制成，小料B由亚硫酸氢钠0.9份加入去离子水100份搅拌均匀制成)，小料A滴加时间为3h，小料B滴加时间为4小时，滴加结束后保温1小时，加入氢氧化钠17份，调节PH至6.01，制得超早强聚羧酸减水剂。
实施例8
向四口瓶中加入计量准确的去离子水350份，甲基烯丙基聚氧乙烯-氧化丙烯多胺基聚醚350份，将四口瓶放入温度为45℃的恒温水浴锅中，搅拌溶解后，待温度稳定在45℃，加入过氧化氢0.8份、过硫酸铵1.5份搅拌均匀，5分钟后开始滴加小料A、B(小料A由乌头酸6份、丙烯酸10份、甲基丙烯酸5份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸8份、丙烯酰胺12份、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯5份、巯基丙酸2.0份加入去离子水70份搅拌均匀制成，小料B由维生素C0.9份加入去离子水100份搅拌均匀制成)，小料A滴加时间为3h，小料B滴加时间为4小时，滴加结束后保温1小时，加入氢氧化钠14份，调节PH至5.76，制得超早强聚羧酸减水剂。
实施例9
向四口瓶中加入计量准确的去离子水400份，甲基烯丙基聚氧乙烯-氧化丙烯多胺基聚醚400份，将四口瓶放入温度为25℃的恒温水浴锅中，搅拌溶解后，待温度稳定在25℃，加入过氧化氢1.5份、过硫酸铵1.5份搅拌均匀，5分钟后开始滴加小料A、B(小料A由丙烯酸20份、马来酸酐8份、甲基丙烯酸5份、N—异丙基丙烯酰胺15份、巯基丙酸2.0份加入去离子水70份搅拌均匀制成，小料B由亚硫酸氢钠0.9份加入去离子水120份搅拌均匀制成)，小料A滴加时间为3h，小料B滴加时间为4小时，滴加结束后保温1小时，加入氢氧化钠13份，调节PH至5.63，制得超早强聚羧酸减水剂。
实施例10
向四口瓶中加入计量准确的去离子水400份，甲基烯丙基聚氧乙烯-氧化丙烯多胺基聚醚400份，将四口瓶放入温度为40℃的恒温水浴锅中，搅拌溶解后，待温度稳定在40℃，加入过氧化氢1.5份、过硫酸铵1.5份搅拌均匀，5分钟后开始滴加小料A、B(小料A由马来酸酐12份、丙烯酸10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12份、丙烯酰胺10份、N，N-二甲基丙烯酰胺8份、巯基乙酸1.8份加入去离子水70份搅拌均匀制成，小料B由亚硫酸氢钠0.9份加入去离子水120份搅拌均匀制成)，小料A滴加时间为3h，小料B滴加时间为4小时，滴加结束后保温1小时，加入氢氧化钠22份，调节PH至6.57，制得超早强聚羧酸减水剂。
将实施例1-10中合成的超早强聚羧酸减水剂，采用石家庄某预制构件有限公司现场用混凝土配合比及材料进行检测。比较样为现场用国外某品牌早强型外加剂。
混凝土配合比见表1
表1
| 水泥 | 粉煤灰 | 矿粉 | 砂 | 碎石 | 水 |
| 430 | 50 | / | 650 | 1157 | 143 |
水泥为赞皇金隅P·O42.5普通硅酸盐水泥；粉煤灰为裕华电厂一级粉煤灰；砂为河沙，细度模数2.7，含泥量0.8％；碎石满足连续级配要求。
实施例1-10掺量为坍落度与比较例相同时的最小用量，其中比较例1为与实施例相同温度下养护，比较例2为预养后蒸汽养护。实验数据见表2。
表2
从实验数据分析可知，本发明的超早强型聚羧酸减水剂应用于预制构件混凝土，改进了预制构件生产工艺，推动了预制构件低能耗和清洁化生产，实现了节能降耗，并大幅度提高了构件的耐久性，促进了建筑行业的可持续发展。
Claims (9)
1.一种超早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：由以下重量份数的组分组成：分子量为5000的聚醚单体300～400份，去离子水450～590份，引发剂1.5～3份，单体C 25～35份，单体D 15～25份，链转移剂1.5～2.5份，还原剂0.6～0.9份，无机碱适量。
2.根据权利要求1所述的一种超早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的聚醚单体为甲基烯丙基聚氧乙烯-氧化丙烯多胺基聚醚，其分子量为5000。
3.根据权利要求1所述的一种超早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的引发剂是过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种超早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的单体C是丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸酐、富马酸、乌头酸中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种超早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的单体D是丙烯酰胺、N—异丙基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种超早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的链转移剂是巯基丙酸、巯基乙酸中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种超早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的还原剂是维生素C、亚硫酸氢钠中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种超早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的无机碱是氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。
9.根据权利要求1-8任一项权利要求所述的一种超早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将上述重量份数的单体C 25～35份，单体D 15～25份，链转移剂1.5～2.5份，去离子水50～70份混合搅拌均匀作为小料A；
(2)将上述重量份数的还原剂0.6～0.9份，去离子水100～120份；混合搅拌均匀作为小料B；
(3)将上述重量份数的聚醚单体300～400份和去离子水300～400份放入四口瓶中，保持在温度25～45℃下溶解，随后加入引发剂1.5～3份并搅拌均匀；
(4)向步骤(3)中的四口瓶中同时滴加小料A和小料B，小料A滴加时间为3h，小料B滴加时间为4小时，滴加结束后保温1小时，待其冷却至室温后加入无机碱中和至PH5～7即得成品。
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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