CN108102042A - 一种自补偿收缩保坍型共聚物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是一种自补偿收缩保坍型共聚物及其制备方法，是将2～3份丙烯酸、1～2份丙烯磺酸钠、2.5～4份质量浓度60％的甲氧基聚乙二醇马来酸单酯、30～35份烷撑烯基聚氧乙烯醚、1.5～2.5份过硫酸铵、3～5份质量浓度30％的NaOH溶液、50～60份水按照一定的工艺过程反应而成，利用甲氧基聚乙二醇马来酸单酯‑水泥铝酸钙插层水化产物向单硫型水化硫铝酸钙的转化，实现缓释保坍和自补偿收缩，按照胶凝材料质量份的0.2％～0.5％掺入到混凝土或混凝土制品中，混凝土1小时坍落度损失小于10％，1～3天抗压强度比大于160％，28d抗压强度比达到140％～150％，28d收缩率比小于80％，显著提高了混凝土工作性和体积稳定性，适用于各类混凝土及制品。

Description

一种自补偿收缩保坍型共聚物及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体领域为一种自补偿收缩保坍型共聚物。

背景技术

减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。

根据减水剂减水及增强能力，分为普通减水剂(又称塑化剂，减水率不小于8％，以木质素磺酸盐类为代表)、高效减水剂(又称超塑化剂，减水率不小于14％，包括萘系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系等)和高性能减水剂(减水率不小于25％，以聚羧酸系减水剂为代表)。

高减水率聚羧酸减水剂通常保坍性能弱，而保坍型聚羧酸减水剂减水率通常较低，现有聚羧酸减水剂多通过降低水泥石孔溶液表面张力，减少混凝土收缩，不具有补偿收缩作用。

接枝共聚支链的缓释作用：新型的减水剂如聚羧酸减水剂在制备的过程中，在减水剂的分子上接枝上一些支链，该支链不仅可提供空间位阻效应，而且，在水泥水化的高碱度环境中，该支链还可慢慢被切断，从而释放出具有分散作用的多羧酸，这样就可提高水泥粒子的分散效果，并控制坍落度损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自补偿收缩保坍型共聚物及其制备方法，以解决现有技术中减水剂的缓释保坍效果不佳等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自补偿收缩保坍型共聚物，其组分以重量份计为：丙烯酸2～3份，丙烯磺酸钠1～2份，质量浓度60％的甲氧基聚乙二醇马来酸单酯2.5～4份，烷撑烯基聚氧乙烯醚30～35份，过硫酸铵1.5～2.5份，质量浓度30％的NaOH溶液3～5份，水50～60份；

所述甲氧基聚乙二醇马来酸单酯的分子量级为500～2500；优选为500～700；

烷撑烯基聚氧乙烯醚的分子量级为3400～6000；优选为4000～5000。

本发明所述的一种自补偿收缩保坍型共聚物，其中，所述甲氧基聚乙二醇马来酸单酯的合成包括如下步骤：

步骤1，清理并烘干反应釜；

步骤2，向反应釜中投入经准确计量的甲氧基聚乙二醇，升温至甲氧基聚乙二醇完全融化；

步骤3，搅拌条件下，按照与甲氧基聚乙二醇1:1摩尔比投入马来酸酐，按照甲氧基聚乙二醇和马来酸酐总质量的0.5％～1％投入对甲苯磺酸，按照马来酸酐质量的0.3％投入对苯二酚；

步骤4，升温至138℃±5℃，反应6小时；

步骤5，降温至110℃，加水配制成60％的溶液。

本发明所述的一种自补偿收缩保坍型共聚物，使用时，按照胶凝材料质量的0.2％～0.5％掺入到砂浆、混凝土中。

一种自补偿收缩保坍型共聚物的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将规定质量的丙烯酸、过硫酸铵分别配制成20％的水溶液备用；

步骤2，将计量好的水泵入到反应釜中，向反应釜中投入规定量的甲氧基聚乙二醇马来酸单酯和烷撑烯基聚氧乙烯醚，搅拌至大单体完全溶解；

步骤3，升温至80℃±5℃，开始滴加过硫酸铵溶液；

步骤4，待过硫酸铵溶液滴加5分钟后，开始滴加丙烯酸溶液，过硫酸铵溶液滴加时间2.5～3小时，丙烯酸滴加时间比过硫酸铵溶液延长30分钟；

步骤5，从滴加过硫酸铵溶液起5小时后，开启冷却水降温至50℃；

步骤6，加入30％NaOH调节减水剂pH值为5～7，将合成好的自补偿收缩保坍型共聚物溶液泵入到贮罐中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用甲氧基聚乙二醇马来酸单酯-水泥铝酸钙插层水化产物向单硫型水化硫铝酸钙的转化，实现缓释保坍和自补偿收缩，按照胶凝材料质量份的0.2％～0.5％掺入到混凝土或混凝土制品中，混凝土1小时坍落度损失小于10％，1～3天抗压强度比大于160％，28d抗压强度比达到140％～150％，28d收缩率比小于80％，显著提高了混凝土工作性和体积稳定性，适用于各类混凝土及制品。

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。

实施例1

一种自补偿收缩保坍型共聚物，其组分以重量份计为：丙烯酸2份，丙烯磺酸钠1份，质量浓度60％的甲氧基聚乙二醇马来酸单酯2.5份，烷撑烯基聚氧乙烯醚30份，过硫酸铵1.5份，质量浓度30％的NaOH溶液3份，水50份；

所述甲氧基聚乙二醇马来酸单酯的分子量级为500～2500；

烷撑烯基聚氧乙烯醚的分子量级为3400～6000。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将规定质量的丙烯酸、过硫酸铵分别配制成20％的水溶液备用；

步骤2，将计量好的水泵入到反应釜中，向反应釜中投入规定量的甲氧基聚乙二醇马来酸单酯和烷撑烯基聚氧乙烯醚，搅拌至大单体完全溶解；

步骤3，升温至80℃±5℃，开始滴加过硫酸铵溶液；

步骤4，待过硫酸铵溶液滴加5分钟后，开始滴加丙烯酸溶液，过硫酸铵溶液滴加时间2.5～3小时，丙烯酸滴加时间比过硫酸铵溶液延长30分钟；

步骤5，从滴加过硫酸铵溶液起5小时后，开启冷却水降温至50℃；

步骤6，加入30％NaOH调节减水剂pH值为5～7，将合成好的自补偿收缩保坍型共聚物溶液泵入到贮罐中。

其中，甲氧基聚乙二醇马来酸单酯的合成包括如下步骤：

步骤1，清理并烘干反应釜；

步骤2，向反应釜中投入经准确计量的甲氧基聚乙二醇，升温至甲氧基聚乙二醇完全融化；

步骤3，搅拌条件下，按照与甲氧基聚乙二醇1:1摩尔比投入马来酸酐，按照甲氧基聚乙二醇和马来酸酐总质量的0.5％～1％投入对甲苯磺酸，按照马来酸酐质量的0.3％投入对苯二酚；

步骤4，升温至138℃±5℃，反应6小时；

步骤5，降温至110℃，加水配制成60％的溶液。

该自补偿收缩保坍型共聚物在使用时，按照胶凝材料质量的0.2％～0.5％掺入到砂浆、混凝土中。

实施例2

一种自补偿收缩保坍型共聚物，其组分以重量份计为：丙烯酸2.5份，丙烯磺酸钠1.5份，质量浓度60％的甲氧基聚乙二醇马来酸单酯3份，烷撑烯基聚氧乙烯醚35份，过硫酸铵2份，质量浓度30％的NaOH溶液4份，水55份；

所述甲氧基聚乙二醇马来酸单酯的分子量级为500～700；

烷撑烯基聚氧乙烯醚的分子量级为4000～5000。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将规定质量的丙烯酸、过硫酸铵分别配制成20％的水溶液备用；

步骤2，将计量好的水泵入到反应釜中，向反应釜中投入规定量的甲氧基聚乙二醇马来酸单酯和烷撑烯基聚氧乙烯醚，搅拌至大单体完全溶解；

步骤3，升温至80℃±5℃，开始滴加过硫酸铵溶液；

步骤4，待过硫酸铵溶液滴加5分钟后，开始滴加丙烯酸溶液，过硫酸铵溶液滴加时间2.5～3小时，丙烯酸滴加时间比过硫酸铵溶液延长30分钟；

步骤5，从滴加过硫酸铵溶液起5小时后，开启冷却水降温至50℃；

步骤6，加入30％NaOH调节减水剂pH值为5～7，将合成好的自补偿收缩保坍型共聚物溶液泵入到贮罐中。

其中，所述甲氧基聚乙二醇马来酸单酯的合成包括如下步骤：

步骤1，清理并烘干反应釜；

步骤2，向反应釜中投入经准确计量的甲氧基聚乙二醇，升温至甲氧基聚乙二醇完全融化；

步骤3，搅拌条件下，按照与甲氧基聚乙二醇1:1摩尔比投入马来酸酐，按照甲氧基聚乙二醇和马来酸酐总质量的0.5％～1％投入对甲苯磺酸，按照马来酸酐质量的0.3％投入对苯二酚；

步骤4，升温至138℃±5℃，反应6小时；

步骤5，降温至110℃，加水配制成60％的溶液。

该自补偿收缩保坍型共聚物在使用时，按照胶凝材料质量的0.2％～0.5％掺入到砂浆、混凝土中。

实施例3

一种自补偿收缩保坍型共聚物，其组分以重量份计为：丙烯酸3份，丙烯磺酸钠2份，质量浓度60％的甲氧基聚乙二醇马来酸单酯4份，烷撑烯基聚氧乙烯醚35份，过硫酸铵2.5份，质量浓度30％的NaOH溶液5份，水60份；

所述甲氧基聚乙二醇马来酸单酯的分子量级为为500～700；

烷撑烯基聚氧乙烯醚的分子量级为为4000～5000。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将规定质量的丙烯酸、过硫酸铵分别配制成20％的水溶液备用；

步骤2，将计量好的水泵入到反应釜中，向反应釜中投入规定量的甲氧基聚乙二醇马来酸单酯和烷撑烯基聚氧乙烯醚，搅拌至大单体完全溶解；

步骤3，升温至80℃±5℃，开始滴加过硫酸铵溶液；

步骤4，待过硫酸铵溶液滴加5分钟后，开始滴加丙烯酸溶液，过硫酸铵溶液滴加时间2.5～3小时，丙烯酸滴加时间比过硫酸铵溶液延长30分钟；

步骤5，从滴加过硫酸铵溶液起5小时后，开启冷却水降温至50℃；

步骤6，加入30％NaOH调节减水剂pH值为5～7，将合成好的自补偿收缩保坍型共聚物溶液泵入到贮罐中。

其中，所述甲氧基聚乙二醇马来酸单酯的合成包括如下步骤：

步骤1，清理并烘干反应釜；

步骤2，向反应釜中投入经准确计量的甲氧基聚乙二醇，升温至甲氧基聚乙二醇完全融化；

步骤3，搅拌条件下，按照与甲氧基聚乙二醇1:1摩尔比投入马来酸酐，按照甲氧基聚乙二醇和马来酸酐总质量的0.5％～1％投入对甲苯磺酸，按照马来酸酐质量的0.3％投入对苯二酚；

步骤4，升温至138℃±5℃，反应6小时；

步骤5，降温至110℃，加水配制成60％的溶液。

该自补偿收缩保坍型共聚物在使用时，按照胶凝材料质量的0.2％～0.5％掺入到砂浆、混凝土中。

将实施例1-3制得的产品按照胶凝材料质量份的0.2％～0.5％掺入到混凝土或混凝土制品中，混凝土1小时坍落度损失小于10％，1～3天抗压强度比大于160％，28d抗压强度比达到140％～150％，28d收缩率比小于80％，显著提高了混凝土工作性和体积稳定性，适用于各类混凝土及制品。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种自补偿收缩保坍型共聚物，其特征在于，其组分以重量份计为：丙烯酸2～3份，丙烯磺酸钠1～2份，质量浓度60％的甲氧基聚乙二醇马来酸单酯2.5～4份，烷撑烯基聚氧乙烯醚30～35份，过硫酸铵1.5～2.5份，质量浓度30％的NaOH溶液3～5份，水50～60份；

所述甲氧基聚乙二醇马来酸单酯的分子量级为500～2500；

烷撑烯基聚氧乙烯醚的分子量级为3400～6000。

2.根据权利要求1所述的一种自补偿收缩保坍型共聚物，其特征在于：所述甲氧基聚乙二醇马来酸单酯的分子量级为500～700。

3.根据权利要求1所述的一种自补偿收缩保坍型共聚物，其特征在于：所述烷撑烯基聚氧乙烯醚的分子量级为4000～5000。

4.根据权利要求1所述的一种自补偿收缩保坍型共聚物，其特征在于：所述甲氧基聚乙二醇马来酸单酯的合成包括如下步骤：

步骤1，清理并烘干反应釜；

步骤2，向反应釜中投入经准确计量的甲氧基聚乙二醇，升温至甲氧基聚乙二醇完全融化；

步骤3，搅拌条件下，按照与甲氧基聚乙二醇1:1摩尔比投入马来酸酐，按照甲氧基聚乙二醇和马来酸酐总质量的0.5％～1％投入对甲苯磺酸，按照马来酸酐质量的0.3％投入对苯二酚；

步骤4，升温至138℃±5℃，反应6小时；

步骤5，降温至110℃，加水配制成60％的溶液。

5.根据权利要求1所述的一种自补偿收缩保坍型共聚物，其特征在于：使用时，按照胶凝材料质量的0.2％～0.5％掺入到砂浆、混凝土中。

6.权利要求1-5任一所述的一种自补偿收缩保坍型共聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将规定质量的丙烯酸、过硫酸铵分别配制成20％的水溶液备用；

步骤2，将计量好的水泵入到反应釜中，向反应釜中投入规定量的甲氧基聚乙二醇马来酸单酯和烷撑烯基聚氧乙烯醚，搅拌至大单体完全溶解；

步骤3，升温至80℃±5℃，开始滴加过硫酸铵溶液；

步骤4，待过硫酸铵溶液滴加5分钟后，开始滴加丙烯酸溶液，过硫酸铵溶液滴加时间2.5～3小时，丙烯酸滴加时间比过硫酸铵溶液延长30分钟；

步骤5，从滴加过硫酸铵溶液起5小时后，开启冷却水降温至50℃；

步骤6，加入30％NaOH调节减水剂pH值为5～7，将合成好的自补偿收缩保坍型共聚物溶液泵入到贮罐中。