CN108752537B - 一种对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂及其制备方法。该方法以六碳不饱和聚氧乙烯醚，不饱和羧酸，功能单体助剂，氧化剂，还原剂，链转移剂为原料，在常温条件下进行水溶液自由基共聚反应，然后采用碱溶液中和制备得到。本发明的对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂应用于混凝土中对环境温度变化不敏感，可以有效解决因环境温度变化而导致混凝土容易出现泌水、离析等和易性问题，大大方便混凝土生产控制和保证混凝土的质量。

Description

一种对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料中的混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂及其制备方法。
背景技术
聚羧酸高性能减水剂是一种新型、绿色环保的减水剂，目前已经广泛应用于大型桥梁工程、水利工程、隧道工程等工业与民用建筑中。但是，由于其具有较高的减水率，因此当应用于混凝土中时相对比较敏感，特别是当交换季节环境温度变化较大以及冬季昼夜温差较大的情况下，减水剂的掺量很难控制。比如冬季时节，同一掺量下，白天温度较高，混凝土生产好好的，一到晚上气温下降后，混凝土就容易出现泌水、离析等异常问题，这就要求搅拌站生产人员需要不断调整减水剂的掺量来控制混凝土的和易性，显然非常不利于混凝土搅拌站的日常生产控制和生产效率，控制不好时甚至容易造成混凝土工程质量事故。
发明内容
为解决环境温度变化时聚羧酸减水剂敏感性大，混凝土容易出现泌水、离析等技术难题，本发明提供一种对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂及其制备方法。用这种方法合成的聚羧酸减水剂应用于混凝土中对环境温度变化不敏感，混凝土和易性保持良好，在减水剂掺量不变的情况下混凝土拌合物的状态不会因为环境温度变化而发生较大幅度的改变，对混凝土搅拌站的生产控制以及混凝土工程质量的保证具有较大的优势。
为实现上述目的，本发明提供一种对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂，其特征在于，该聚羧酸减水剂是以六碳不饱和聚氧乙烯醚，不饱和羧酸，功能单体助剂，氧化剂，还原剂和链转移剂为原料，在常温条件下进行水溶液自由基共聚反应，然后采用碱性调节剂中和制备得到。
进一步，所述聚羧酸减水剂由以下重量百分比的反应原料制备得到：
六碳不饱和聚氧乙烯醚：41.5～43.06％；
不饱和羧酸：5.2～6.0％；
功能单体助剂：0.4～0.55％；
氧化剂：0.2～0.35％；
还原剂：0.05～0.1％；
链转移剂：0.18～0.4％；
碱性调节剂：0.7～1.2％；
水：50％。
进一步，所述六碳不饱和聚氧乙烯醚结构式为CH2＝CHOCH2CH2CH2CH2O(C2H4O)nH，分子量为3300。
进一步，所述不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸。
进一步，所述功能单体助剂是以吩噻嗪为催化剂，富马酸和聚乙烯亚胺按照摩尔比5:1酰化制备得到，聚乙烯亚胺的分子量为1800。
进一步，所述功能单体助剂的制备方法如下：向带有温度计、冷凝器和搅拌器的反应釜中加入富马酸、吩噻嗪和聚乙烯亚胺，吩噻嗪占富马酸和聚乙烯亚胺总质量的1.0％，搅拌升温至80-100℃后保温反应2-4小时；优选的，搅拌升温至90℃后保温反应3小时，反应结束后即得功能单体助剂。
进一步，，所述氧化剂为过硫酸铵或过硫酸钾；
任选的，所述还原剂为维生素C或吊白块。
进一步，所述的链转移剂为磷酸三钠；
任选的，所述碱性调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
进一步，制备方法为，包括以下步骤：
(1)称取六碳不饱和聚氧乙烯醚和水加入反应釜，常温下搅拌至六碳不饱和聚氧乙烯醚完全溶解，再加入氧化剂，然后分别向反应釜里滴加由不饱和羧酸和功能单体助剂组成的混合溶液以及由链转移剂和还原剂组成的混合溶液，滴加时间为0.3-1小时，滴完后继续反应0.3-1小时；优选的，滴加时间为0.5小时，滴完后继续反应0.5小时。
(2)反应完成后，用碱性调节剂中和至pH为6-7，得到浓度为50％的对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂溶液。
有益效果：
本发明提供的一种对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂的制备方法，制备工艺简单，水溶液自由基共聚反应在常温下进行，整个聚合生产过程温度无需控制，反应时间短，能耗低，安全系数高，易于工业化生产。在减水剂合成过程中引入少量由富马酸和聚乙烯亚胺酰化制备得到的具有较大立体空间结构的刚性功能单体助剂进行接枝共聚，从而优化聚羧酸分子的主侧链分布，不仅可以增加减水剂的空间位阻效应，提高减水率，同时，该功能单体结构稳定，对环境温度变化不敏感，掺量不变的情况下可以在较大的温度区间范围内使用，混凝土和易性保持良好，可以有效解决因季节变化以及冬天昼夜温差大时混凝土容易出现泌水、离析等质量问题，大大方便混凝土生产控制和保证混凝土的工程质量。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
下述实施例中的功能单体助剂是以吩噻嗪为催化剂，富马酸和聚乙烯亚胺按照摩尔比5:1酰化制备得到，聚乙烯亚胺的分子量为1800。具体制备方法为：向带有温度计、冷凝器和搅拌器的反应釜中加入富马酸、吩噻嗪和聚乙烯亚胺，吩噻嗪占富马酸和聚乙烯亚胺总质量的1.0％，升温搅拌至90℃，保温反应3小时，反应结束后即得功能单体助剂。
实施例1：
表1各实施例所用成分表(重量份)
Figure BDA0001650083330000031
制备方法：
(1)按照表1中的数据称取各原材料。
(2)将六碳不饱和聚氧乙烯醚和水加入反应釜，常温下搅拌至六碳不饱和聚氧乙烯醚完全溶解，加入氧化剂，然后分别向反应釜里滴加由不饱和羧酸和功能单体助剂组成的混合溶液以及由链转移剂和还原剂组成的混合溶液，滴加时间为0.5小时，滴完后继续反应0.5小时。
(3)反应完成后，用碱溶液中和至pH为6-7，得到浓度为50％的聚羧酸减水剂溶液。
实施例2：
原材料：见表1。
制备方法见实施例1。
实施例3：
原材料：见表1。
制备方法见实施例1。
实施例4：
原材料：见表1。
制备方法见实施例1。
实施例5：
原材料：见表1。
制备方法见实施例1。
对比例：
将422.5g六碳不饱和聚氧乙烯醚和364.5g水加入反应釜，常温下搅拌至六碳不饱和聚氧乙烯醚完全溶解，加入过硫酸铵3.0g，然后分别向反应釜里滴加80g丙烯酸溶液(由55g丙烯酸和25g水混合而成)以及80g链转移剂和还原剂混合溶液(由3.0g磷酸三钠、0.8g维生素C和76.2g水混合而成)，滴加时间为0.5小时，滴完后继续反应0.5小时，加入50g浓度为30％的氢氧化钠溶液调节pH为6-7，得到浓度为50％的聚羧酸减水剂溶液。
实施效果实验：
1、混凝土试验
将实施例1～5合成的对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂和对比例进行不同环境温度、不同掺量下混凝土性能比较，采用标准水泥，混凝土设计强度等级为C30，混凝土配合比为水泥：水：砂子：石子：粉煤灰：矿粉＝267:171:780:1034:49:34(重量比)，减水剂掺量为折固掺量，以胶材(水泥+粉煤灰+矿粉)质量计。试验结果见表2：
表2不同减水剂的混凝土试验结果表
Figure BDA0001650083330000051
从混凝土试验结果可以看出，当减水剂的掺量相同时，对比例样品随着环境温度的降低，混凝土的坍落度和扩展度都出现了较大幅度的放大现象，且很容易就出现泌水、离析现象，减水剂对环境温度变化很敏感，而采用本发明聚羧酸减水剂时，随环境温度的变化，混凝土的坍落度和扩展度变化很小，且混凝土和易性良好，不会出现泌水、离析等异常现象，说明本发明合成的聚羧酸减水剂对环境温度不敏感。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂，其特征在于，该聚羧酸减水剂是以六碳不饱和聚氧乙烯醚，不饱和羧酸，功能单体助剂，氧化剂，还原剂和链转移剂为原料，在常温条件下进行水溶液自由基共聚反应，然后采用碱性调节剂中和制备得到；功能单体助剂是以吩噻嗪为催化剂，富马酸和聚乙烯亚胺按照摩尔比5:1酰化制备得到，聚乙烯亚胺的分子量为1800。
2.如权利要求1所述对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述聚羧酸减水剂由以下重量百分比的反应原料制备得到：
Figure FDA0002497464380000011
3.如权利要求1或2所述的一种对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述六碳不饱和聚氧乙烯醚结构式为CH2＝CHOCH2CH2CH2CH2O(C2H4O)nH，分子量为3300。
4.如权利要求1或2所述对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸。
5.如权利要求1或2所述对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述功能单体助剂的制备方法如下：向带有温度计、冷凝器和搅拌器的反应釜中加入富马酸、吩噻嗪和聚乙烯亚胺，吩噻嗪占富马酸和聚乙烯亚胺总质量的1.0％，搅拌升温至80-100℃后保温反应2-4小时，反应结束后即得功能单体助剂。
6.如权利要求5所述对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述功能单体助剂制备中，向带有温度计、冷凝器和搅拌器的反应釜中加入富马酸、吩噻嗪和聚乙烯亚胺，搅拌升温至90℃后保温反应3小时。
7.如权利要求1或2所述对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
8.如权利要求1或2所述对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述还原剂为维生素C或吊白块。
9.如权利要求1或2所述对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述的链转移剂为磷酸三钠。
10.如权利要求1或2所述对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述碱性调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
11.如权利要求1或2所述对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂，其特征在于，制备方法为，包括以下步骤：
(1)称取六碳不饱和聚氧乙烯醚和水加入反应釜，常温下搅拌至六碳不饱和聚氧乙烯醚完全溶解，再加入氧化剂，然后分别向反应釜里滴加由不饱和羧酸和功能单体助剂组成的混合溶液以及由链转移剂和还原剂组成的混合溶液，滴加时间为0.3-1小时，滴完后继续反应0.3-1小时；
(2)反应完成后，用碱性调节剂中和至pH为6-7，得到浓度为50％的对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂溶液。
12.如权利要求9所述对环境温度不敏感的聚羧酸减水剂，其特征在于，聚羧酸减水剂制备中，称取六碳不饱和聚氧乙烯醚和水加入反应釜，常温下搅拌至六碳不饱和聚氧乙烯醚完全溶解，再加入氧化剂，然后分别向反应釜里滴加由不饱和羧酸和功能单体助剂组成的混合溶液以及由链转移剂和还原剂组成的混合溶液，滴加时间为0.5小时，滴完后继续反应0.5小时。
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