CN108585586A - 一种混凝土减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土减水剂，由如下重量份的原料制成：丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物10‑20份、六亚甲基四胺基萘磺酸盐10‑15份、异丙醇5‑10份、水40‑50份。所述混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：将丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物、六亚甲基四胺基萘磺酸盐、异丙醇和水混合均匀，在40‑50℃下搅拌反应3‑5小时，得到混凝土减水剂。本发明公开的混凝土减水剂减水效果更显著、掺量更少、增塑性能更优异、功能多样，且对钢筋混凝土本体性能无明显负面影响。

Description

一种混凝土减水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土添加剂技术领域，尤其涉及一种混凝土减少剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着经济的快速发展及城乡一体化进程的推进，以这些高楼大厦为代表的重大基础工程规模空前，无不与混凝土材料息息相关。混凝土性能的好坏直接决定工程质量的优劣，而混凝土要发挥优异的性能，又离不开混凝土添加剂的使用。现有的混凝土添加剂很多，如防水剂、防冻剂、速凝剂、缓凝剂、早强剂、减水剂等。各种添加剂均能发挥其各自的单一功能，多组分添加剂同时添加时，由于它们之间粘结性问题导致对混凝土凝结时间、早晚期强度不同程度的负面影响。因此，开发多功能混凝土添加剂成为当前研究的热点。

减水剂是众多添加剂中的一种，是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。但是目前市场上所使用的减水剂或多或少存在着掺量大，减水性差，增塑效果差，功能单一，易变质，存放和运输过程中容易长霉、变质，继而发出恶臭，轻则性能降低，重则完全丧失功效的缺点，无法满足市场的要求。

中国发明专利CN 104119026 B公开了本发明公开了一种混凝土复合减水剂，其由以下原料混合而成：对氨基苯磺酸盐-磺化丙酮-甲醛缩合物、β-萘磺酸盐甲醛缩合物、石油磺酸盐、木质素磺酸钙、氨基三乙醇、磺酸盐型水性聚氨酯、磷酸锌、灰钙粉、聚乙烯吡咯烷酮、泡花碱、煤渣、三萜皂苷、烯丙基硫脲、鼠李糖脂、异辛基三乙氧基硅烷、助剂。本发明减水剂掺量低，减水率高，增塑效果好，可明显增大混凝土的坍落度，改善混凝土粘聚性及和易性，但是其组分多，增加了成本，另外由于它们之间粘结性问题导致对混凝土凝结时间、早晚期强度带来了负面影响。

因此，有必要寻求更为有效的方法，制备出一种减水效果更显著、掺量更少、增塑性能更优异、功能多样的混凝土减少剂。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种混凝土减水剂及其制备方法，该制备方法简单易行，原料易得，价格低廉，对设备和反应条件要求不高，适合工业化生产；通过所述制备方法制备得到的混凝土减水剂克服了传统减水剂存在的功能单一、掺量大、减水性差、增塑效果差、易变质的缺陷，减水效果更显著、掺量更少、增塑性能更优异、功能多样，且对钢筋混凝土本体性能无明显负面影响。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种混凝土减水剂，由如下重量份的原料制成：丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物10-20份、六亚甲基四胺基萘磺酸盐10-15份、异丙醇5-10份、水40-50份。

优选地，所述丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物的制备方法，包括如下步骤：

1)将乙烯基磺酰氯、N-羟甲基丁二酰亚胺、碱性催化剂溶于有机溶剂中形成溶液，在冰水浴下搅拌反应6-8小时，后旋蒸除去溶剂，得到丁二酰亚胺基聚合单体；

2)将经过步骤1)制备得到的丁二酰亚胺基聚合单体、甲基丙烯酸、丙烯磺酸溶于高沸点溶剂中形成溶液，再向溶液中加入引发剂，在氮气或惰性气体氛围下，60-70℃时搅拌反应2-3小时，后在丙酮中沉出，并用丙酮洗涤3-5遍，后旋蒸除去丙酮，得到丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物。

优选地，步骤1)中所述乙烯基磺酰氯、N-羟甲基丁二酰亚胺、碱性催化剂溶于有机溶剂的质量比为1:(1.3-1.5):(0.3-0.5):(4-6)。

较佳地，所述碱性催化剂选自无水吡啶、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶中的一种或几种。

较佳地，所述有机溶剂选自二氯甲烷、四氢呋喃中的至少一种。

优选地，步骤2)中所述丁二酰亚胺基聚合单体、甲基丙烯酸、丙烯磺酸、高沸点溶剂、引发剂的质量比为0.5:1:1:(4-6):(0.01-0.03)。

较佳地，所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。

较佳地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。

优选地，所述六亚甲基四胺基萘磺酸盐的制备方法，包括如下步骤：将六亚甲基四胺、环氧氯丙烷溶于乙醚中，在40-60℃下搅拌反应4-6小时，再向其中加入2-萘胺-3,6,8-三磺酸，在70-80℃下继续搅拌反应5-7小时，反应结束后，向其中加入水，分液后旋蒸除去水，得到六亚甲基四胺基萘磺酸盐。

较佳地，所述六亚甲基四胺、环氧氯丙烷、乙醚、2-萘胺-3,6,8-三磺酸的质量比为1:2.5:(5-8):(1-2)。

优选地，所述混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：将丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物、六亚甲基四胺基萘磺酸盐、异丙醇和水混合均匀，在40-50℃下搅拌反应3-5小时，得到混凝土减水剂。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1)本发明提供的混凝土减水剂的制备方法，简单易行，原料易得，价格低廉，对设备和反应条件要求不高，适合工业化生产。

2)本发明提供的混凝土减水剂，克服了传统减水剂存在的功能单一、掺量大、减水性差、增塑效果差、易变质的缺陷，减水效果更显著、掺量更少、增塑性能更优异、功能多样，且对钢筋混凝土本体性能无明显负面影响。

3)本发明提供的混凝土减水剂，可明显增大混凝土的坍落度，改善混凝土粘聚性及和易性，满足砼泵送要求；本发明减水剂与混凝土材料复合使用可大幅度提高混凝土的抗化学腐蚀性、耐久性、流动性和抗折强度。

4)本发明提供的混凝土减水剂，组分简单，各成分协同作用，不仅起到减少剂的作用，还具有防冻、防水、引气、缓凝、防锈等功效，可化解干湿交替、热胀和冻融循环对混凝土结构的破坏性影响。

具体实施方式

为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明下述实施例中所使用的其它原料购自摩贝(上海)生物科技有限公司。

实施例1

一种混凝土减水剂，由如下重量份的原料制成：丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物10份、六亚甲基四胺基萘磺酸盐10份、异丙醇5份、水40份。

所述丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物的制备方法，包括如下步骤：

1)将乙烯基磺酰氯10g、N-羟甲基丁二酰亚胺13g、无水吡啶3g溶于二氯甲烷40g中形成溶液，在冰水浴下搅拌反应6小时，后旋蒸除去二氯甲烷，得到丁二酰亚胺基聚合单体；

2)将经过步骤1)制备得到的丁二酰亚胺基聚合单体5g、甲基丙烯酸10g、丙烯磺酸10g溶于二甲亚砜40g中形成溶液，再向溶液中加入偶氮二异丁腈0.1g，在氮气氛围下，60℃时搅拌反应2小时，后在丙酮中沉出，并用丙酮洗涤3遍，后旋蒸除去丙酮，得到丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物。

所述六亚甲基四胺基萘磺酸盐的制备方法，包括如下步骤：将六亚甲基四胺10g、环氧氯丙烷25g溶于乙醚50g中，在40℃下搅拌反应4小时，再向其中加入2-萘胺-3,6,8-三磺酸10g，在70℃下继续搅拌反应5小时，反应结束后，向其中加入水，分液后旋蒸除去水，得到六亚甲基四胺基萘磺酸盐。

所述混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：将丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物、六亚甲基四胺基萘磺酸盐、异丙醇和水混合均匀，在40℃下搅拌反应3小时，得到混凝土减水剂。

实施例2

一种混凝土减水剂，由如下重量份的原料制成：丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物13份、六亚甲基四胺基萘磺酸盐13份、异丙醇7份、水43份。

所述丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物的制备方法，包括如下步骤：

1)将乙烯基磺酰氯10g、N-羟甲基丁二酰亚胺14g、三乙胺3.5g溶于四氢呋喃45g中形成溶液，在冰水浴下搅拌反应6.5小时，后旋蒸除去四氢呋喃，得到丁二酰亚胺基聚合单体；

2)将经过步骤1)制备得到的丁二酰亚胺基聚合单体5g、甲基丙烯酸10g、丙烯磺酸10g溶于N,N-二甲基甲酰胺45g中形成溶液，再向溶液中加入偶氮二异庚腈0.15g，在氦气氛围下，65℃时搅拌反应2.5小时，后在丙酮中沉出，并用丙酮洗涤4遍，后旋蒸除去丙酮，得到丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物。

所述六亚甲基四胺基萘磺酸盐的制备方法，包括如下步骤：将六亚甲基四胺10g、环氧氯丙烷25g溶于乙醚65g中，在45℃下搅拌反应5小时，再向其中加入2-萘胺-3,6,8-三磺酸14g，在75℃下继续搅拌反应6小时，反应结束后，向其中加入水，分液后旋蒸除去水，得到六亚甲基四胺基萘磺酸盐。

所述混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：将丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物、六亚甲基四胺基萘磺酸盐、异丙醇和水混合均匀，在45℃下搅拌反应4小时，得到混凝土减水剂。

实施例3

一种混凝土减水剂，由如下重量份的原料制成：丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物15份、六亚甲基四胺基萘磺酸盐13份、异丙醇8份、水47份。

所述丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物的制备方法，包括如下步骤：

1)将乙烯基磺酰氯10g、N-羟甲基丁二酰亚胺14.2g、N,N-二异丙基乙胺4.2g溶于二氯甲烷52g中形成溶液，在冰水浴下搅拌反应7小时，后旋蒸除去二氯甲烷，得到丁二酰亚胺基聚合单体；

2)将经过步骤1)制备得到的丁二酰亚胺基聚合单体5g、甲基丙烯酸10g、丙烯磺酸10g溶于N-甲基吡咯烷酮53g中形成溶液，再向溶液中加入偶氮二异丁腈0.2g，在氖气氛围下，66℃时搅拌反应2.7小时，后在丙酮中沉出，并用丙酮洗涤5遍，后旋蒸除去丙酮，得到丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物。

所述六亚甲基四胺基萘磺酸盐的制备方法，包括如下步骤：将六亚甲基四胺10g、环氧氯丙烷25g溶于乙醚70g中，在50℃下搅拌反应5.2小时，再向其中加入2-萘胺-3,6,8-三磺酸16g，在77℃下继续搅拌反应6小时，反应结束后，向其中加入水，分液后旋蒸除去水，得到六亚甲基四胺基萘磺酸盐。

所述混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：将丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物、六亚甲基四胺基萘磺酸盐、异丙醇和水混合均匀，在46℃下搅拌反应4.2小时，得到混凝土减水剂。

实施例4

一种混凝土减水剂，由如下重量份的原料制成：丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物18份、六亚甲基四胺基萘磺酸盐14份、异丙醇9份、水48份。

所述丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物的制备方法，包括如下步骤：

1)将乙烯基磺酰氯10g、N-羟甲基丁二酰亚胺14.5g、碱性催化剂4.5g溶于有机溶剂55g中形成溶液，在冰水浴下搅拌反应7.5小时，后旋蒸除去溶剂，得到丁二酰亚胺基聚合单体；所述碱性催化剂是无水吡啶、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶按质量比1:2:3:2混合而成的混合物；所述有机溶剂是二氯甲烷、四氢呋喃按质量比3:7混合而成的混合物；

2)将经过步骤1)制备得到的丁二酰亚胺基聚合单体5g、甲基丙烯酸10g、丙烯磺酸10g溶于N,N-二甲基甲酰胺55g中形成溶液，再向溶液中加入引发剂0.25g，在氩气氛围下，68℃时搅拌反应2.8小时，后在丙酮中沉出，并用丙酮洗涤4遍，后旋蒸除去丙酮，得到丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物；所述引发剂是偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈按质量比2:5混合而成的混合物。

所述六亚甲基四胺基萘磺酸盐的制备方法，包括如下步骤：将六亚甲基四胺10g、环氧氯丙烷25g溶于乙醚75g中，在58℃下搅拌反应5.7小时，再向其中加入2-萘胺-3,6,8-三磺酸18g，在78℃下继续搅拌反应6.5小时，反应结束后，向其中加入水，分液后旋蒸除去水，得到六亚甲基四胺基萘磺酸盐。

所述混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：将丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物、六亚甲基四胺基萘磺酸盐、异丙醇和水混合均匀，在49℃下搅拌反应4.5小时，得到混凝土减水剂。

实施例5

一种混凝土减水剂，由如下重量份的原料制成：丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物20份、六亚甲基四胺基萘磺酸盐15份、异丙醇10份、水50份。

所述丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物的制备方法，包括如下步骤：

1)将乙烯基磺酰氯10g、N-羟甲基丁二酰亚胺15g、4-二甲氨基吡啶5g溶于四氢呋喃60g中形成溶液，在冰水浴下搅拌反应8小时，后旋蒸除去四氢呋喃，得到丁二酰亚胺基聚合单体；

2)将经过步骤1)制备得到的丁二酰亚胺基聚合单体5g、甲基丙烯酸10g、丙烯磺酸10g溶于N-甲基吡咯烷酮60g中形成溶液，再向溶液中加入偶氮二异庚腈0.3g，在氮气氛围下，70℃时搅拌反应3小时，后在丙酮中沉出，并用丙酮洗涤5遍，后旋蒸除去丙酮，得到丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物。

所述六亚甲基四胺基萘磺酸盐的制备方法，包括如下步骤：将六亚甲基四胺10g、环氧氯丙烷25g溶于乙醚80g中，在60℃下搅拌反应6小时，再向其中加入2-萘胺-3,6,8-三磺酸20g，在80℃下继续搅拌反应7小时，反应结束后，向其中加入水，分液后旋蒸除去水，得到六亚甲基四胺基萘磺酸盐。

所述混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：将丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物、六亚甲基四胺基萘磺酸盐、异丙醇和水混合均匀，在50℃下搅拌反应5小时，得到混凝土减水剂。

对比例

本例提供一种混凝土减水剂，按照中国发明专利CN 106145752A实施例1的配方及制备方法制备得到。

将实施例1-5和对比例所述混凝土减水剂进行性能测试，测试结果见表1。性能测试方法参考JG/T223—2007进行，减水剂掺量为0.1％。

表1

从表1可见，本发明实施例公开的混凝土减水剂，与现有技术中的混凝土减水剂相比，减水效果更好、可明显增大混凝土的坍落度，对混凝土本体性能无负面影响。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种混凝土减水剂，其特征在于，由如下重量份的原料制成：丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物10-20份、六亚甲基四胺基萘磺酸盐10-15份、异丙醇5-10份、水40-50份。

2.根据权利要求1所述的混凝土减水剂，其特征在于，所述丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物的制备方法，包括如下步骤：

1)将乙烯基磺酰氯、N-羟甲基丁二酰亚胺、碱性催化剂溶于有机溶剂中形成溶液，在冰水浴下搅拌反应6-8小时，后旋蒸除去溶剂，得到丁二酰亚胺基聚合单体；

2)将经过步骤1)制备得到的丁二酰亚胺基聚合单体、甲基丙烯酸、丙烯磺酸溶于高沸点溶剂中形成溶液，再向溶液中加入引发剂，在氮气或惰性气体氛围下，60-70℃时搅拌反应2-3小时，后在丙酮中沉出，并用丙酮洗涤3-5遍，后旋蒸除去丙酮，得到丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物。

3.根据权利要求2所述的混凝土减水剂，其特征在于，步骤1)中所述乙烯基磺酰氯、N-羟甲基丁二酰亚胺、碱性催化剂溶于有机溶剂的质量比为1:(1.3-1.5):(0.3-0.5):(4-6)。

4.根据权利要求2所述的混凝土减水剂，其特征在于，所述碱性催化剂选自无水吡啶、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶中的一种或几种；所述有机溶剂选自二氯甲烷、四氢呋喃中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的混凝土减水剂，其特征在于，步骤2)中所述丁二酰亚胺基聚合单体、甲基丙烯酸、丙烯磺酸、高沸点溶剂、引发剂的质量比为0.5:1:1:(4-6):(0.01-0.03)。

6.根据权利要求2所述的混凝土减水剂，其特征在于，所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种；所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种；所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。

7.根据权利要求2所述的混凝土减水剂，其特征在于，所述六亚甲基四胺基萘磺酸盐的制备方法，包括如下步骤：将六亚甲基四胺、环氧氯丙烷溶于乙醚中，在40-60℃下搅拌反应4-6小时，再向其中加入2-萘胺-3,6,8-三磺酸，在70-80℃下继续搅拌反应5-7小时，反应结束后，向其中加入水，分液后旋蒸除去水，得到六亚甲基四胺基萘磺酸盐。

8.根据权利要求7所述的混凝土减水剂，其特征在于，所述六亚甲基四胺、环氧氯丙烷、乙醚、2-萘胺-3,6,8-三磺酸的质量比为1:2.5:(5-8):(1-2)。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将丁二酰亚胺基聚羧酸类共聚物、六亚甲基四胺基萘磺酸盐、异丙醇和水混合均匀，在40-50℃下搅拌反应3-5小时，得到混凝土减水剂。