CN110577621A - 一种聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法 - Google Patents

一种聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法，属于减水剂技术领域。本发明以甲基烯丙基聚氧乙烯醚为不饱和聚氧乙烯醚单体，以丙烯酸和PBTCA为不饱和酸单体，以过硫酸铵或双氧水为引发剂，以磺化巯基酸为链转移剂，以AMPS为还原剂，并且通过调节溶液的滴加顺序，得到聚羧酸减水保坍综合母液。本发明制得的聚羧酸减水保坍综合母液，减水性能和保坍性能相对于现有的减水母液均有较大程度的提升。

Description

一种聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法
技术领域
本发明涉及减水剂技术领域，特别涉及一种聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法。
背景技术
聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，具有掺量低、保坍性能好、混凝土收缩率低、分子结构可调性强、生产工艺简单和对环境友好等特点,因此国内对减水剂的研究空前活跃，并在其制备工艺上有了一定的改进。
但由于现在砂、石等地材质量下降，导致其分散性受到很大的影响，抗泥性、包裹性、流动性差，进而导致混凝土的综合性能下降，而且随着水泥生产过程中助磨剂的使用，各原料组分配比不合理，这都使羧酸分子吸附能力大大下降，减水效果降低。
因此亟需开发一种与之相适应的聚羧酸减水剂来增强混凝土的工作性能。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，提供一种减水性能好且保坍性能优越的聚羧酸减水剂，本发明提供了一种聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法。
本发明的技术方案为：
一种聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法，包括步骤：
1）在反应釜中加入不饱和聚氧乙烯醚单体和水，搅拌溶解后升温至30~40℃，加入引发剂；其中，水的质量为不饱和聚氧乙烯醚单体质量的80~90%，不饱和聚氧乙烯醚单体与引发剂的质量比为50~80:1；
2）将不饱和酸单体A1、不饱和酸单体A2和水搅拌均匀，配制成溶液一；其中，不饱和酸单体A1、不饱和酸单体A2和水的质量比为1:(0.3~1.5): (0.5~2)；
3）将链转移剂、还原剂和水搅拌均匀配制成溶液二；其中，链转移剂、还原剂和水的质量比为(0.5~1.5):(0.5~1): (80~120)；
4）控制反应釜内温度为35~50℃，向反应釜中滴加溶液二，溶液二滴加5~15分钟后，再开始滴加溶液一；反应结束后，恒温1~3 h，然后降温至40℃以下，采用碱液调节溶液的pH值为5~7，得聚羧酸减水保坍综合母液。
由于共聚物中同时有磷酸、羧酸的结构性能，B液滴加先快后慢有利于减水剂的减水率提升，其分子结构有利于水泥的分散，使得此减水剂母液不仅有良好的减水性能，同时又具有较高的保坍性能。
作为优选方案，步骤4）中，溶液一滴加的前1/2时间，滴加溶液一总量的2/3；后1/2时间，滴加剩余的1/3。
作为优选方案，步骤2）中，不饱和酸单体A1、不饱和酸单体A2和水的质量比为1:(0.5~1.0): (1~2)。
作为优选方案，步骤3）中，链转移剂、还原剂和水的质量比为(1.0~1.5):(0.8~1):100。
作为优选方案，所述不饱和聚氧乙烯醚单体为甲基烯丙基聚氧乙烯醚，相对分子量为2400~3000。
作为优选方案，所述不饱和酸单体A1为丙烯酸。
作为优选方案，所述不饱和酸单体A2为2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷。2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷，即，PBTCA，含磷量低，具有膦酸和羧酸的结构特性，使其具有良好的抗硫酸根离子能力、抗泥能力；由于PBTCA含有三个羧基，所以合成出的减水剂具有良好的缓释保坍性能。
作为优选方案，所述引发剂为过硫酸铵和过氧化氢。
作为优选方案，所述链转移剂为磺化巯基酸。磺化巯基酸为体系提供磺酸基。
作为优选方案，所述还原剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。由于2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）分子结构中含有分散性能较强的羧酸基和强极性的磺酸基，在用其合成聚羧酸减水剂母液时，增加磺酸基团含量可提高聚羧酸减水剂的分散性，为水泥水化提供足够的静电斥力以及空间位置能力。
本发明的有益效果为：
本发明同时引入磷酸基、羧基、磺酸基，提高了聚羧酸减水保坍母液的抗硫酸根离子能力、抗泥能力、并提高了其分散性；通过本发明工艺得到的聚羧酸减水保坍综合母液，减水性能和保坍性能相对于现有的减水母液均有较大程度的提升。
具体实施方式
实施例1：
一种聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法，包括步骤：
1）在反应釜中加入相对分子量为2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水，搅拌溶解后升温至30℃，加入过硫酸铵；其中，水的质量为不饱和聚氧乙烯醚单体质量的80%，不饱和聚氧乙烯醚单体与引发剂的质量比为60:1；
2）将丙烯酸、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷和水搅拌均匀，配制成溶液一；其中，丙烯酸、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷和水的质量比为1:1: 1；
3）将磺化巯基酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和水搅拌均匀配制成溶液二；其中，磺化巯基酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和水的质量比为1:0.8:100；
4）控制反应釜内温度为40℃，向反应釜中滴加溶液二，溶液二滴加10分钟后，再开始滴加溶液一；溶液一滴加的前1/2时间，滴加溶液一总量的2/3；后1/2时间，滴加剩余的1/3。
反应结束后，恒温1 h，采用循环水对反应釜降温，然后降温至40℃以下，采用碱液调节溶液的pH值为6，得聚羧酸减水保坍综合母液。
实施例2：
一种聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法，包括步骤：
1）在反应釜中加入相对分子量为2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水，搅拌溶解后升温至35℃，加入过硫酸铵；其中，水的质量为不饱和聚氧乙烯醚单体质量的85%，不饱和聚氧乙烯醚单体与引发剂的质量比为70:1；
2）将丙烯酸、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷和水搅拌均匀，配制成溶液一；其中，丙烯酸、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷和水的质量比为1:0.5: 1；
3）将磺化巯基酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和水搅拌均匀配制成溶液二；其中，磺化巯基酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和水的质量比为1:1:100；
4）控制反应釜内温度为45℃，向反应釜中滴加溶液二，溶液二滴加10分钟后，再开始滴加溶液一；溶液一滴加的前1/2时间，滴加溶液一总量的2/3；后1/2时间，滴加剩余的1/3。
反应结束后，恒温2 h，采用循环水对反应釜降温，然后降温至40℃以下，采用碱液调节溶液的pH值为6，得聚羧酸减水保坍综合母液。
实施例3：
一种聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法，包括步骤：
1）在反应釜中加入相对分子量为2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水，搅拌溶解后升温至40℃，加入过硫酸铵；其中，水的质量为不饱和聚氧乙烯醚单体质量的90%，不饱和聚氧乙烯醚单体与引发剂的质量比为75:1；
2）将丙烯酸、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷和水搅拌均匀，配制成溶液一；其中，丙烯酸、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷和水的质量比为1:0.9: 1.2；
3）将磺化巯基酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和水搅拌均匀配制成溶液二；其中，磺化巯基酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和水的质量比为1.5:1: 100；
4）控制反应釜内温度为50℃，向反应釜中滴加溶液二，溶液二滴加10分钟后，再开始滴加溶液一；溶液一滴加的前1/2时间，滴加溶液一总量的2/3；后1/2时间，滴加剩余的1/3。
反应结束后，恒温1 h，采用循环水对反应釜降温，然后降温至40℃以下，采用碱液调节溶液的pH值为6，得聚羧酸减水保坍综合母液。
实施例4
甲基烯丙基聚氧乙烯醚的相对分子量为2700，其余同实施例2。
实施例5
甲基烯丙基聚氧乙烯醚的相对分子量为3000，其余同实施例2。
实施例6
引发剂为过氧化氢，其余同实施例1。
实施例7
最后调节溶液的pH值至5其余同实施例2。
实施例8
最后调节溶液的pH值至7其余同实施例2。
采用实施例1-3制备的聚羧酸减水保坍综合母液做水泥净浆，水泥选用符合GB8076-2008的基准水泥，测量其初始净浆流动度和1h后净浆流动度，结果如表1所示。
表1 采用实施例1-3制备的聚羧酸减水保坍综合母液做水泥净浆的初始流动性能和1小时候后的流动性能结果
由表1可知，实施例1、实施例2、实施例3所得聚羧酸减水保坍综合母液效果差别较大。实施例1、实施例2、实施例3中，实施例3的反应温度及各原料配比所生产出的减水剂的减水性能和保坍性能最佳。可见，反应温度、不饱和酸单体A1、不饱和酸单体A2和水的质量比以及链转移剂、还原剂和水的质量比对产品性能影响较大。
将实施例1-3制备的聚羧酸减水保坍综合母液加入C35混凝土中使用，计算减水率，结果如表2所示。
混凝土配比为：水泥300kg、粉煤灰100kg、河砂734kg、石子1101kg、水165kg、减水剂4kg。
减水率：根据GB/T 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》检测，计算出减水率。
表2 实施例1-3制备的聚羧酸减水保坍综合母液加入C35混凝土中的减水率结果
由表2可知，实施例1、实施例2、实施例3所得聚羧酸减水保坍综合母液在混凝土中使用，对混凝土的减水效果均很好，显著优于现有的减水剂；其中以实施例3最佳。

Claims (8)

1.一种聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法，其特征在于，包括步骤：
1）在反应釜中加入不饱和聚氧乙烯醚单体和水，搅拌溶解后升温至30~40℃，加入引发剂；其中，水的质量为不饱和聚氧乙烯醚单体质量的80~90%，不饱和聚氧乙烯醚单体与引发剂的质量比为50~80:1；
2）将不饱和酸单体A1、不饱和酸单体A2和水搅拌均匀，配制成溶液一；其中，不饱和酸单体A1、不饱和酸单体A2和水的质量比为1:(0.3~1.5): (0.5~2)；
3）将链转移剂、还原剂和水搅拌均匀配制成溶液二；其中，链转移剂、还原剂和水的质量比为(0.5~1.5):(0.5~1): (80~120)；
4）控制反应釜内温度为35~50℃，向反应釜中滴加溶液二，溶液二滴加5~15分钟后，再开始滴加溶液一；反应结束后，恒温1~3 h，然后降温至40℃以下，采用碱液调节溶液的pH值为5~7，得聚羧酸减水保坍综合母液。
2.如权利要求1所述聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法，其特征在于：步骤4）中，溶液一滴加的前1/2时间，滴加溶液一总量的2/3；后1/2时间，滴加剩余的1/3。
3.如权利要求1所述聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法，其特征在于：所述不饱和聚氧乙烯醚单体为甲基烯丙基聚氧乙烯醚，相对分子量为2400~3000。
4.如权利要求1所述聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法，其特征在于：所述不饱和酸单体A1为丙烯酸。
5.如权利要求1或3所述聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法，其特征在于：所述不饱和酸单体A2为2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷。
6.如权利要求1所述聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵和过氧化氢。
7.如权利要求1所述聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法，其特征在于：所述链转移剂为磺化巯基酸。
8.如权利要求1所述聚羧酸减水保坍综合母液的合成方法，其特征在于：所述还原剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
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