CN109705253A - 一种聚羧酸盐减水剂的制备方法 - Google Patents

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徐大勇
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闫艺
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Abstract

本发明涉及聚羧酸盐减水剂制备技术领域，尤其涉及一种聚羧酸盐减水剂的制备方法，步骤如下：将占反应单体总质量5％～15％的引发剂与5％～45％的去离子水在搅拌下混合，得到混合液A；将0.5％～10％的不饱和单体与0.25％～30％的去离子水搅拌下混合，得到混合液B；在反应釜内加入占20％～30％的对苯乙烯磺酸钠，10％～12％的马来酸酐和35％～60％的去离子水，在搅拌下充分溶解，加入0.01％～0.05％硫酸亚铁；将反应釜的温度加热至80℃～100℃后，将混合液A和B在60～120min内滴加至反应釜内；将反应釜内液体的温度保持在80℃～95℃，保持1～2h，再往反应釜内加入液碱，直至其PH值在3.5～5.5之间即可，该工艺简单、性能稳定，且可与萘系减水剂复配使用，减水效果好，且易于实现工业化生产。

Description

一种聚羧酸盐减水剂的制备方法
技术领域
本发明涉及聚羧酸盐减水剂制备技术领域，尤其涉及一种可与萘系减水剂复配使用的聚羧酸盐减水剂的制备方法。
背景技术
混凝土是土建工程中用量最大、用途最广的建筑材料，任何一个现代化的建筑工程都离不开混凝土。随着我国混凝土工业的发展，作为商品混凝土不可或缺的组分——减水剂，也在近数十年得到了迅猛的发展。
目前，萘系高效减水剂以减水、增强、应用成熟等特点，仍然是商品混凝土中用量较大的减水剂品种。与萘系高效减水剂相比，聚羧酸系高性能减水剂具有低掺量、高减水率、混凝土拌合物坍落度经时损失小、增强效果显著、低收缩及生产使用过程中环境安全等优势，在商品混凝土中的应用也日益增长。
但是，由于产品的相容性，萘系产品无法与聚羧酸采取复配手段，来实现性能的改善，特别是在外加剂交替使用的过程中，由于疏忽大意或个别人员对两种减水剂的性能了解不充分，将两种减水剂混合使用，造成了使用上的不便和不必要的经济损失。
且大量的案例表明，聚羧酸系高性能减水剂和萘系高效减水剂不能复合使用，因此，本申请人在对分散机理研究的基础上，研发出一种可与萘系减水剂复配使用的聚羧酸盐减水剂。
发明内容
为了克服现有技术中聚羧酸减水剂与萘系减水剂不能复配使用的缺点与不足，以提高萘系减水剂在混凝土中各种性能，达到具备高性能减水剂的特点，本发明的首要目的在于提供一种合成工艺简单、性能稳定，且可与萘系减水剂复配使用的聚羧酸盐减水剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种聚羧酸盐减水剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、分别将占反应单体总质量5％～15％的引发剂与5％～45％的去离子水在搅拌下混合，得到混合液A；
S2、分别将占反应单体总质量0.5％～10％的不饱和单体与0.25％～30％的去离子水搅拌下混合，得到混合液B；
S3、在反应釜内分别加入占反应单体总质量20％～30％的对苯乙烯磺酸钠，10％～12％的马来酸酐和35％～60％的去离子水，在搅拌下充分溶解，再加入占反应单体总质量0.01％～0.05％硫酸亚铁；
S4、在步骤S3后，将反应釜的温度加热至80℃～100℃后，再将混合液A和混合液B在60～120min内滴加至反应釜内；
S5、将反应釜内液体的温度保持在80℃～95℃，且保持1～2h，之后，再往反应釜内加入液碱，直至其内液体的PH值在3.5～5.5之间即可。
进一步的，所述引发剂为双氧水或过硫酸铵的一种或多种组合。
进一步的，所述不饱和单体为丙烯酸和/或丙烯酸甲酯和/或甲基丙烯酸甲酯和/或甲基丙烯酸中的一种或多种组合。
进一步的，所述液碱为浓度5～32％的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点：
(1)在添加量和其他条件相同时，本发明相对于萘系减水剂，具有更高的减水效果；
(2)本发明制备的外加剂，与萘系复配，对混凝土各项性能指标有增强效果。
(3)本发明反应条件温和，合成工艺简单，易于实现工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对发明作进一步的说明：
实施例一：
一种聚羧酸盐减水剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、分别将占反应单体总质量9.5％(32kg)的浓度为30％双氧水与17.8％(60kg)的去离子水在搅拌下混合，得到混合液A；
S2、分别将占反应单体总质量5.04％(17kg)的丙烯酸和2.97％(10kg)丙烯酸甲酯(合计8.0％)与4.45％(15kg)去离子水搅拌下混合，得到混合液B；
S3、在反应釜内分别加入占反应单体总质量62.3％(210kg)的对苯乙烯磺酸钠，29.7％(100kg)的马来酸酐和217％(730kg)的去离子水，在搅拌下充分溶解，再加入占反应单体总质量0.021％(0.07kg)硫酸亚铁；
S4、在步骤S3后，将反应釜的温度加热至90℃后，再将混合液A和混合液B在60min内滴加至反应釜内；
S5、将反应釜内液体的温度保持在90℃，且保持1h，之后，再往反应釜内加入160kg溶度为30％的液碱，直至其内液体的PH值为3.8即可。
性能测试、水泥净浆流动度对比检测如表1所示：
表1
实施例二：
一种聚羧酸盐减水剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、分别将占反应单体总质量2.8％(10kg)的浓度为30％双氧水和占反应单体总质量5.6％(20kg)的过硫酸铵(合计8.4％)与22.6％(80kg)的去离子水在搅拌下混合，得到混合液A；
S2、分别将占反应单体总质量5.9％(21kg)的丙烯酸与8.4％(30kg)去离子水搅拌下混合，得到混合液B；
S3、在反应釜内分别加入占反应单体总质量59％(210kg)的对苯乙烯磺酸钠，26％(92kg)的马来酸酐和227％(800kg)的去离子水，在搅拌下充分溶解，再加入占反应单体总质量0.014％(0.05kg)硫酸亚铁；
S4、在步骤S3后，将反应釜的温度加热至85℃后，再将混合液A和混合液B在120min内滴加至反应釜内；
S5、将反应釜内液体的温度保持在85℃，且保持1h，之后，再往反应釜内加入410kg溶度为10％的液碱，直至其内液体的PH值为4.0即可。
性能测试、水泥净浆流动度对比检测如表2所示。
表2
实施例三：
一种聚羧酸盐减水剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、分别将占反应单体总质量8.29％(32kg)的浓度为30％双氧水与15.5％(60kg)的去离子水在搅拌下混合，得到混合液A；
S2、分别将占反应单体总质量3.9％(15kg)的甲基丙烯酸甲酯与5.2％(20kg)去离子水搅拌下混合，得到混合液B；
S3、在反应釜内分别加入占反应单体总质量65％(250kg)的对苯乙烯磺酸钠，26％(100kg)的马来酸酐和207％(800kg)的去离子水，在搅拌下充分溶解，再加入占反应单体总质量0.018％(0.07kg)硫酸亚铁；
S4、在步骤S3后，将反应釜的温度加热至83℃后，再将混合液A和混合液B在120min内滴加至反应釜内；
S5、将反应釜内液体的温度保持在83℃，且保持2h，之后，再往反应釜内加入125kg溶度为30％的液碱，直至其内液体的PH值为4.2即可。
性能测试、水泥净浆流动度对比检测如表3所示：
表3
其中，聚羧酸系减水剂和萘系减水剂的对胶凝材料粒子的吸附形态不同，故减水作用机理也不同。一般情况下，聚羧酸减水剂为梳状高分子，减水机理为空间位阻作用。其主链上所带的极性阴离子活性基团吸附在强极性的水泥颗粒表面上，具有亲水性的支链可以延伸进入液相形成较厚的聚合物分子吸附层，当水泥颗粒靠近时，吸附层开始重叠，即在水泥颗粒间产生位阻作用，使得水泥颗粒之间分散。
而萘系高效减水剂属阴离子表面活性剂，减水机理为静电斥力作用。减水剂中的-SO3ˉ就会在水泥粒子的正电荷Ca2+的作用下而吸附于水泥粒子上，形成扩散双电层(Zeta电位)的离子分布，使水泥粒子在静电斥力作用下分散，把水泥水化过程中形成的空间网架结构中的束缚水释放出来，使混凝土分散性提高。
聚羧酸和萘系复合流动性反而变差，究其原因，聚羧酸和萘系减水机理不同，复合使用时，阴离子基团-COOˉ和-SO3ˉ存在竞争吸附现象，先吸附于水泥颗粒表面的基团就会对水泥颗粒的分散性起到主导作用。与聚羧酸系的-COOˉ阴离子基团等相比，萘系中的-SO3ˉ吸附速度较快，从而阻止了聚羧酸分子对水泥颗粒的吸附，使聚羧酸系高性能减水剂的塑化效应无法充分发挥，因此聚羧酸减水剂与萘系减水剂复合使用时，减水效果往往会受到影响。
综上所述，本发明取消聚羧酸减水剂分子大的侧链，而采用扩散双电层分散机理，与萘系复配，不但不会影响其使用，而且使得萘系外加剂具备了高性能特征。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变和变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种聚羧酸盐减水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、分别将占反应单体总质量5％～15％的引发剂与5％～45％的去离子水在搅拌下混合，得到混合液A；
S2、分别将占反应单体总质量0.5％～10％的不饱和单体与0.25％～30％的去离子水搅拌下混合，得到混合液B；
S3、在反应釜内分别加入占反应单体总质量20％～30％的对苯乙烯磺酸钠，10％～12％的马来酸酐和35％～60％的去离子水，在搅拌下充分溶解，再加入占反应单体总质量0.01％～0.05％硫酸亚铁；
S4、在步骤S3后，将反应釜的温度加热至80℃～100℃后，再将混合液A和混合液B在60～120min内滴加至反应釜内；
S5、将反应釜内液体的温度保持在80℃～95℃，且保持1～2h，之后，再往反应釜内加入液碱，直至其内液体的PH值在3.5～5.5之间即可。
2.根据权利要求1所述的一种聚羧酸盐减水剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为双氧水和/或过硫酸铵的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种聚羧酸盐减水剂的制备方法，其特征在于，所述不饱和单体为丙烯酸和/或丙烯酸甲酯和/或甲基丙烯酸甲酯和/或甲基丙烯酸中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的一种聚羧酸盐减水剂的制备方法，其特征在于，所述液碱为浓度5～32％的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
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