CN109160983A - 一种新型聚羧酸系减水剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于混凝土外加剂技术领域，公开了一种新型聚羧酸系减水剂及其制备方法，聚羧酸系减水剂各组分为：乙烯基聚乙二醇醚(酯)、(甲基)丙烯酸(酯)或其他乙烯基单体及衍生物、氧化剂、还原剂、水；制备方法包括：乙烯基聚乙二醇醚(酯)、还原剂、水加入到反应釜中，加热；分别滴加(甲基)丙烯酸(酯)或其他乙烯基单体或衍生物中的一种或多种单体溶液、氧化剂溶液，反应；滴加完毕，保温反应；用氢氧化钠溶液调节溶液pH值，得新型聚羧酸系减水剂产品。本发明通过将氧化石墨烯引入到聚羧酸系减水剂分子结构中，从根本上解决氧化石墨烯在外加剂及水泥基材料中的分散问题，改善水泥基材料的力学性能和耐久性能。

Description

一种新型聚羧酸系减水剂及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土外加剂技术领域，尤其涉及一种聚羧酸系减水剂及其制备方法。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
聚羧酸系减水剂是用于水泥基材料中的一种外加剂，能够显著提升水泥基材料的工作性能、力学性能和耐久性能，现已成为混凝土中必不可少的一种组分。有研究学者指出，氧化石墨烯掺入水泥基材料中，能够调控水泥水化产物，对水泥基材料有增强增韧的作用。但目前氧化石墨烯在使用前主要是先通过超声分散、机械分散或使用表面活性剂对其进行预分散，然后再加入水泥基材料中使用。在使用过程中，氧化石墨烯在水泥基材料中仍未被较好的分散，且用于分散氧化石墨烯的表面活性剂在引入水泥基材料中会带入大量的气泡，严重影响水泥基材料的力学性能。这些问题主要是由于氧化石墨烯的比表面积较大，需水量高，导致水泥基材料的流动性能显著下降以及氧化石墨烯在水泥基材料中的分散不均匀等问题，严重限制了氧化石墨烯在水泥基材料中的应用。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)现有技术主要采用超声分散或机械分散的方法来分散氧化石墨烯，不利于实际工程应用之中；
(2)现有技术还未能很好地解决氧化石墨烯的高需水量，提升水泥基材料的流动性；
(3)现有技术主要是将氧化石墨烯直接掺加于水泥基材料中，导致分散不均匀增大，限制其在水泥基材料中应用。
解决上述技术问题的难度和意义：
难度：氧化石墨烯本身是具有一定的还原性，如果引发的单体种类不同，则对氧化石墨烯的还原性需求就不同，所以就必须增强氧化石墨烯自身的还原性。解决上述问题的难题在于如何提升氧化石墨烯的还原性，重点在于氧化石墨烯的表面化学改性。
意义：如果能够解决上述现有的技术问题，将氧化石墨烯以引发剂的形式参与自由基聚合当中，在解决氧化石墨烯在水泥基材料中分散的同时，还能结合氧化石墨烯的自身的高强度、高弹性模量、高韧性等特性，提升水泥基复合材料产品的机械性能、力学性能和耐久性能，显著扩展氧化石墨烯的应用范围。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型聚羧酸系减水剂及其制备方法。
本发明是这样实现的，一种新型聚羧酸系减水剂的组分及其质量比例为：乙烯基聚乙二醇醚(酯)30～40份、(甲基)丙烯酸(酯)或其他乙烯基单体及衍生物5～15份、氧化剂0.1～2份、还原剂0.05～2份及水40～60份。
本发明的另一目的在于提供的一种新型聚羧酸系减水剂的制备方法包括：
步骤一，乙烯基聚乙二醇醚(酯)、还原剂、水加入到反应釜中，加热到20-40℃；
步骤二，分别滴加(甲基)丙烯酸(酯)或其他乙烯基单体或衍生物中的一种或多种单体溶液、氧化剂溶液，在20～60℃下，反应2～14h；
步骤三，滴加完毕，在20～60℃下，保温反应2～5h；
步骤四，用30wt.％的氢氧化钠溶液调节溶液pH值6～8，得到新型聚羧酸系减水剂产品。
进一步，乙烯基单体主要为(甲基)丙烯酸(酯)、乙烯基聚乙二醇醚(酯)、其他乙烯基单体或衍生物的两种或两种以上；
进一步，所述引发剂为氧化还原引发体系，其中氧化剂主要为有机过氧类氧化剂、无机过氧类氧化剂、四价铈盐中的一种或多种。
进一步，所述引发剂为氧化还原引发体系，其中主还原剂主要为氧化石墨烯、羟基化改性氧化石墨烯、氨基化改性氧化石墨烯、羧基化改性氧化石墨烯等衍生物中的一种或多种，助还原剂主要为醇、醛、胺、巯基衍生物等中的一种或多种。
本发明的另一目的在于提供一种添加所述新型聚羧酸系减水剂的公路。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本发明一种新型聚羧酸系减水剂是由两种或两种以上的乙烯基单体自由基共聚而成，该共聚反应所采用的是基于氧化石墨烯的氧化还原引发体系，在引发乙烯基单体聚合反应时，可有效降低聚合反应温度，控制在0～60摄氏度内。本发明针对氧化石墨烯在水泥基材料中应用的不足，通过利用氧化石墨烯的引发特性使聚合物在氧化石墨烯表面发生原位聚合反应，将氧化石墨烯引入到聚羧酸系减水剂分子结构中，既能有效地解决氧化石墨烯的分散难题，又能提供一种工艺简单、成本低廉的制备方法。本发明能够从根本上解决氧化石墨烯在外加剂及水泥基材料中的分散问题，并在一定程度上改善水泥基材料的力学性能和耐久性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的聚羧酸系减水剂及其制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明使用新型还原剂的氧化还原引发体系，将氧化石墨烯以引发剂的作用引入聚合反应之中，利用氧化石墨烯表面上较多的活性含氧官能团，断键形成自由基，进行原位接枝聚合物，提高了氧化石墨烯在溶液中的分散以及在水泥基材料中的分散；氧化石墨烯的引入，利用其高强度、高弹性模量、高韧性等特性提升水泥基材料的力学性能和耐久性能。
本发明实施例提供的聚羧酸系减水剂的组分及其质量比例为：乙烯基聚乙二醇醚(酯)30～40份、(甲基)丙烯酸(酯)或其他乙烯基单体及衍生物5～15份、氧化剂0.1～2份、还原剂0.05～2份及水40～60份。
如图1所示，本发明实施例提供的聚羧酸系减水剂的制备方法包括：
S101：乙烯基聚乙二醇醚(酯)、还原剂、水加入到反应釜中，加热到20-40℃；
S102：分别滴加(甲基)丙烯酸(酯)或其他乙烯基单体或衍生物中的一种或多种单体溶液、氧化剂溶液，在20～60℃下，反应2～14h；
S103：滴加完毕，在20～60℃下，保温反应2～5h；
S104：用30wt％的氢氧化钠溶液调节溶液pH值6～8，得到新型聚羧酸系减水剂产品。
本发明实施例提供的乙烯基单体主要为(甲基)丙烯酸(酯)、乙烯基聚乙二醇醚(酯)、其他乙烯基单体及衍生物的两种或两种以上；
本发明实施例提供的引发剂为氧化还原引发体系，其中氧化剂主要为有机过氧类氧化剂、无机过氧类氧化剂、四价铈盐中的一种或多种；
本发明实施例提供的引发剂为氧化还原引发体系，其中主还原剂主要为氧化石墨烯、羟基化改性氧化石墨烯、氨基化改性氧化石墨烯、羧基化改性氧化石墨烯等衍生物中的一种或多种，助还原剂主要为醇、醛、胺、巯基衍生物等中的一种或多种。
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本发明实施例提供的聚羧酸系减水剂的组分及其质量比例为：乙烯基聚乙二醇醚(酯)30、(甲基)丙烯酸(酯)或其他乙烯基单体及衍生物5份、氧化剂0.1份、还原剂0.05及水40份。
实施例2
本发明实施例提供的聚羧酸系减水剂的组分及其质量比例为：乙烯基聚乙二醇醚(酯)40份、(甲基)丙烯酸(酯)或其他乙烯基单体及衍生物15份、氧化剂2份、还原剂2份及水60份。
实施例3
本发明实施例提供的聚羧酸系减水剂的组分及其质量比例为：乙烯基聚乙二醇醚(酯)35份、(甲基)丙烯酸(酯)或其他乙烯基单体及衍生物10份、氧化剂1份、还原剂1份及水50份。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型聚羧酸系减水剂，其特征在于，所述的聚羧酸系减水剂各组分按质量份数由乙烯基聚乙二醇醚30～40份、丙烯酸或其他乙烯基单体及衍生物5～15份、氧化剂0.1～2份、还原剂0.05～2份及水40～60份组成。
2.如权利要求1所述的新型聚羧酸系减水剂，其特征在于，所述乙烯基单体为(甲基)丙烯酸(酯)、乙烯基聚乙二醇醚、乙烯基单体或衍生物的两种或两种以上。
3.如权利要求1所述的新型聚羧酸系减水剂，其特征在于，所述引发剂为氧化还原引发体系，其中氧化剂主要为有机过氧类氧化剂、无机过氧类氧化剂、四价铈盐中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的新型聚羧酸系减水剂，其特征在于，所述引发剂为氧化还原引发体系，其中主还原剂为氧化石墨烯、羟基化改性氧化石墨烯、氨基化改性氧化石墨烯、羧基化改性氧化石墨烯等衍生物中的一种或多种，助还原剂为醇、醛、胺、巯基衍生物中的一种或多种。
5.一种如权利要求1所述新型聚羧酸系减水剂的制备方法，其特征在于，所述新型聚羧酸系减水剂的制备方法包括：
步骤一，乙烯基聚乙二醇醚、还原剂、水加入到反应釜中，加热到20-40℃；
步骤二，分别滴加丙烯酸或其他乙烯基单体或衍生物中的一种或多种单体溶液、氧化剂溶液，在20～60℃下，反应2～14h；
步骤三，滴加完毕，在20～60℃下，保温反应2～5h；
步骤四，用30wt.％的氢氧化钠溶液调节溶液pH值6～8，得到新型聚羧酸系减水剂产品。
6.一种添加权利要求1所述新型聚羧酸系减水剂的公路。
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