CN110229285B - 一种早强型聚羧酸减水剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种早强型聚羧酸减水剂的制备方法，主要由以下组分制备而成：聚醚大单体，(甲基)丙烯酸，季铵盐类阳离子单体，N‑[4‑(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺，2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙烯磺酸，链转移剂，引发剂，中和剂，水。本发明同时使用N‑[4‑(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺和2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙烯磺酸，利用两者与季铵盐类阳离子单体的协同作用，达到最佳的早强效果。

Description

一种早强型聚羧酸减水剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚羧酸减水剂，特别涉及一种早强型聚羧酸减水剂的制备方法。
背景技术
早强型聚羧酸系高分子减水剂具有掺量小、减水率高、能提高混凝土早期强度等优点，是目前研究的热点。传统的方法是通过一个大单体与甲基丙烯酸等几个小单体在水溶液中发生共聚反应来制备，该方法具有操作简单、原料易得等优点，但也存在着一些不足：分子结构中能提供静电斥力和位阻效应的官能团及其数量都有限；甲基丙烯酸等小单体在聚合反应过程中易发生氧化、暴聚，从而影响产品的性能。现有技术已有许多改进的技术路径。
CN105884978A公开了一种促凝早强型聚羧酸减水剂及其制备方法，该减水剂由如下重量份的原料组分制成：具有末端双键的季铵盐类阳离子单体1～3重量份、聚醚单体190～210重量份、不饱和一元羧酸及其衍生物16～18重量份、氧化剂1.5～2.0重量份、第一还原剂0.1～0.3重量份、第二还原剂0.1～0.3重量份、链转移剂0.8～0.9重量份、碱性调节剂14～18重量份和水210～230重量份。促凝早强型聚羧酸减水剂具有突出的促进水泥水化反应的功能，应用于蒸养混凝土、低温环境混凝土和有提早拆模要求的混凝土中，可明显的缩短成型模板的抹面和初凝时间，具有显著的早强效果，同时还具有良好的触变性能，可加快混凝土的施工进度，提高模板的周转率。
CN104692699A公开了一种具有早强功能的聚羧酸减水剂及其制备方法，涉及建筑材料技术领域。该减水剂由下述重量份数的原料制成的：聚合度为27的异戊烯醇聚乙二醇单甲醚大单体20-30份，聚合度为113的异戊烯醇聚乙二醇单甲醚大单体50-60份，丙烯酸或者其衍生物单体6.5-8.6份，链转移剂0.3-1.5份，引发剂0.4-0.6份，2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸2.5-3.5份，去离子水125-135份。所产生的有益效果在于：掺量小、早强效果显著、减水率高且坍落度损失小、绿色环保，具有较小的分子量分布和较高的自由基聚合转化率，使用所合成样品所配制的混凝土早期强度比使用普通减水剂混凝土早期强度优异。
CN105254820A提供了一种含碳氧杂环的早强型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：加入过量的马来酸酐，并加入氨基四氢呋喃，在10℃以下进行酰胺化反应，反应完成后得不饱和四氢呋喃化合物；再向不饱和四氢呋喃化合物加入不饱和羧酸和不饱、聚醚、去离子水，反应液澄清后加入无机过氧化物、还原性物质和链转移剂，进行共聚反应；最后加入碱溶液，中和至pH5.5-7.5，加蒸馏水调整固含量至30％～50％，即得目标产物。还提供了一种使用上述方法制备的聚羧酸减水剂，该聚羧酸减水剂具有优异的早强效果，具有很好的应用前景。
CN105504180A公开了一种高触变性早强型聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将异丁烯醇聚氧乙烯基醚和/或异戊烯醇聚氧乙烯基醚、小分子聚醚、不饱和脂肪酸甘油酯、季铵盐单体及氧化剂加入到水中，于15～30℃搅拌至溶解；(2)将还原剂与水配制成第一溶液，将链转移剂与水配制成第二溶液，将不饱和一元羧酸、不饱和羧酸酯类单体与水配制成第三溶液；(3)将上述第一溶液、第二溶液及第三溶液同时在3～4h内滴加至步骤(1)的物料中，滴加完毕后在35～40℃下保温反应1～1.5h；(4)待步骤(3)的物料反应完后，加入碱性调节剂中和pH至6～7，即得所述高触变性早强型聚羧酸减水剂。制备的聚羧酸减水剂具有优异的触变性能。
可见，尝试功能性单体，在试验设计的基础上找到进一步提高聚羧酸减水剂早强效果的路径，是一直的研发热点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种早强型聚羧酸减水剂的制备方法。
同时使用N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸，利用两者与季铵盐类阳离子单体的协同作用，达到最佳的早强效果。
一种早强型聚羧酸减水剂的制备方法，先将分子量为6000-8000的甲基烯丙基聚氧乙烯醚TPEG与去离子水在常温下混合溶解，再向其中加入氧化剂，升温至40-60℃，然后依次滴加由(甲基)丙烯酸、季铵盐类阳离子单体、N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸、去离子水混合成的溶液A和由还原剂、链转移剂、去离子水混合成的溶液B进行水性聚合反应，滴加完毕后，进行搅拌并升温反应，降至室温后加入中和剂进行调节pH为7，得到早强型聚羧酸减水剂；其中TPEG、(甲基)丙烯酸、季铵盐类阳离子单体、N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸的质量比为100：3-5：1-3:0.5-1:1-3；TPEG与去离子水的质量比为1:1-1.5。优选地，TPEG、(甲基)丙烯酸、季铵盐类阳离子单体、N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸的质量比为100：3：1:0.5:1。
优选的，季铵盐阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二烯丙基二甲基氯化铵。
优选的，链转移剂为巯基乙酸、硫甘油、3-巯基丙酸异辛酯十二烷基硫醇、3-巯基丙酸或硫代苹果酸等。
优选的，中和剂为氢氧化钠溶液、氢氧化剂溶液、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、二羟乙基乙二胺、二羟丙基乙二胺、四羟乙基乙二胺和四羟丙基乙二胺等。
优选的，氧化剂为过硫酸铵或双氧水，用量为TPEG质量的0.5-2wt％。
优选的，还原剂为维生素C、亚硫酸氢钠等，用量为TPEG质量的0.5-2wt％。
优选的，链转移剂为巯基乙酸，巯基丙酸，丙烯基磺酸钠等，用量为TPEG质量的2-5wt％。
优选的，聚合反应温度为50-70℃，反应时间为2.5-3h。
优选的，滴加时间为2-2.5h。
本发明的优点：
同时使用N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸，利用两者与季铵盐类阳离子单体的协同作用，达到最佳的早强效果。
具体实施方式
实施例1
一种早强型聚羧酸减水剂的制备方法，常温条件下，于1.5L玻璃烧瓶中，加入400g去离子水搅拌的同时加入400g的TPEG(品牌：上海台界化工有限公司，TJ-188)，充分溶解后，加入2g过硫酸铵，加热升温至40℃，然后依次滴加由丙烯酸、季铵盐类阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸、去离子水混合成的溶液A和由还原剂2g维生素C、链转移剂8g巯基乙酸、去离子水混合成的溶液B进行水性聚合反应，滴加时间为2h，滴加完毕后，加热至50℃进行搅拌反应3h，将至室温后加入中和剂氢氧化钠溶液进行调节pH为7，加水调节固含量为40％，得到早强型聚羧酸减水剂；其中TPEG、丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸的质量比为100：3：1:0.5:1。
实施例2
其中TPEG、丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸的质量比为100：3：1:0.5:2，其他同实施例1.
实施例3
其中TPEG、丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸的质量比为100：3：1:1:1，其他同实施例1.
实施例4
其中TPEG、丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸的质量比为100：3：2:0.5:1，其他同实施例1.
实施例5
其中TPEG、丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸的质量比为100：4：1:0.5:1，其他同实施例1.
对比例1
未加入N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺，其他同实施例1。
对比例2
未加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸，其他同实施例1。
对比例3
未加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，其他同实施例1。
采用水泥(规格：42.5R，安徽海螺水泥股份有限公司)，根据GB8076-2008混凝土外加剂，测定其坍落度和混凝土各龄期强度。其中，混凝土配合比为：水泥360kg/m3，砂800kg/m3，石头980kg/m3，坍落度控制在200mm。
结果见表1
表1产品早强性能测试结果
Figure BDA0002138023130000041

Claims (10)

1.一种早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：先将分子量为6000-8000的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚与去离子水在常温下混合溶解，再向其中加入氧化剂，升温至40-60℃，然后依次滴加由(甲基)丙烯酸、季铵盐类阳离子单体、N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸、去离子水混合成的溶液A和由还原剂、链转移剂、去离子水混合成的溶液B进行水性聚合反应，滴加完毕后，进行搅拌并升温反应，降至室温后加入中和剂进行调节pH为7，得到早强型聚羧酸减水剂；其中甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、(甲基)丙烯酸、季铵盐类阳离子单体、N-[4-(磺酰胺)苯基]丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸的质量比为100：3-5：1-3：0.5-1：1-3；甲基烯丙醇聚氧乙烯醚与去离子水的质量比为1：1-1.5。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，所述季铵盐类阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二烯丙基二甲基氯化铵。
3.如权利要求1的方法，其特征在于，所述链转移剂为巯基乙酸、硫甘油、3-巯基丙酸异辛酯十二烷基硫醇、3-巯基丙酸或硫代苹果酸。
4.如权利要求1的方法，其特征在于，所述中和剂为氢氧化钠溶液。
5.如权利要求1的方法，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸铵或双氧水，用量为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚质量的0.5-2wt％。
6.如权利要求1的方法，其特征在于，所述还原剂为维生素C或亚硫酸氢钠，用量为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚质量的0.5-2wt％。
7.如权利要求1的方法，其特征在于，所述链转移剂为巯基乙酸，巯基丙酸或丙烯基磺酸钠，用量为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚质量的2-5wt％。
8.如权利要求1的方法，其特征在于，升温反应的温度为50-70℃，反应时间为2.5-3h。
9.如权利要求1的方法，其特征在于，滴加时间为2-2.5h。
10.通过权利要求1-9任一方法制备得到的早强型聚羧酸减水剂。
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