CN111454405A

CN111454405A - 一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂及其制备方法

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Publication number: CN111454405A
Application number: CN201911032560.4A
Authority: CN
Inventors: 王红果; 宋飞; 安聪
Original assignee: Hebei Qinghua Building Materials Co ltd
Current assignee: Hebei Qinghua Building Materials Co ltd
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2020-07-28

Abstract

本发明涉及混凝土减水剂的制备领域，具体涉及一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂及其制备方法。本发明按重量百分比计的下述各组分聚合而成，各组分包括：异戊烯醇聚氧乙烯醚大单体70~90%；不饱和羧酸单体2~10%;保坍单体7~25%.早强单体2~10%。本发明采用分子量大于3000异戊烯醇聚氧乙烯醚大单体、早强单体作为共聚单体，该聚羧酸保坍剂由于带有较长的聚氧化乙烯长侧链，具有更大的空间位阻，更加有利于水泥颗粒的分散，增加了水泥水化速率，早强单体中的酰胺基能够促进水泥水化产物的形成，两者共同提高了混凝土的早期强度。本发明采用保坍单体作为共聚单体，保坍单体中含有酯基，在水泥碱性条件下，水解释放出羧基基团和早强组分，释放的羧基基团能够保证混凝土坍落度，早强组分能够提供混凝土的早期强度。

Description

一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土减水剂的制备领域，具体涉及一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂及其制备方法。

技术背景

装配式建筑是用预制部品部件在工地装配而成的建筑，有利于节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平，有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合、培育新产业新动能、推动化解过剩产能。随着国家大力推进装配式建筑，预制混凝土得到了大力发展，但是随着砂石料的开采枯竭，且国家对环保越来越重视，特别是砂子含泥量难以控制，导致混凝土坍落度损失较大。为了保证混凝土的施工性，预制构件厂采用普通型聚羧酸保坍剂，由于普通型聚羧酸保坍剂具有一定的缓凝作用，造成混凝土早期强度增长缓慢，混凝土早期强度较低，致使模板拆模较晚，降低了模板的周转利用率。

要想解决上述问题，需要开发一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂，该保坍剂不仅具有优异的混凝土坍落度保持性，还具有提高混凝土的早期强度。具有早强功能的聚羧酸保坍剂可以和早强型聚羧酸减水剂进行复配使用，既能够解决混凝土坍落度损失又能够保证混凝土早期强度。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂及其制备方法，其引气量低、保坍效果好、混凝土早期强度高的特点，对环境无污染。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂，该保坍剂按重量百分比计的下述各组分聚合而成，各组分包括：

异戊烯醇聚氧乙烯醚大单体 70~90%；

不饱和羧酸单体 2~10%;

保坍单体 7~25%.

早强单体 2~10%;

合成工艺：将一定量的分子量大于3000异戊烯醇聚氧乙烯醚大单体和去离子水加入四口烧瓶中，待大单体溶解后加入一定量的引发剂，在一定时间内滴加A液（不饱和羧酸单体、保坍单体与早强单体组成的水溶液），在一定时间内滴加B液（还原剂与分子量调节剂组成的水溶液），聚合后经中和剂中和，补充去离子水使产品固含为45%。

本发明的技术在于：

1、本发明采用分子量大于3000异戊烯醇聚氧乙烯醚大单体、早强单体作为共聚单体，该聚羧酸保坍剂由于带有较长的聚氧化乙烯长侧链，具有更大的空间位阻，更加有利于水泥颗粒的分散，增加了水泥水化速率，早强单体中的酰胺基能够促进水泥水化产物的形成，两者共同提高了混凝土的早期强度。

2、本发明采用保坍单体作为共聚单体，保坍单体中含有酯基，在水泥碱性条件下，水解释放出羧基基团和早强组分，释放的羧基基团能够保证混凝土坍落度，早强组分能够提供混凝土的早期强度。

3、本发明在较低温度下通过滴加一步合成，合成工艺操作简单，节能降耗，对环境无污染。

4、本发明合成的一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂，可以根据砂石料不同含泥量、季节温度变化，调节与早强型减水剂的比例，保证混凝土的施工性能，可操作性更强。

具体实施方式

本发明提供了一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂的合成工艺。

技术方法如下：

实施例1

在2500ml四口烧瓶中加入加入300g去离子水，加热至25℃加入分子量3000的异戊烯醇聚氧乙烯醚大单体600g，待大单体溶解后加入双氧水14g，搅拌3分钟，开始滴加A液（由30g丙烯酸、150g丙烯酸羟乙酯、20g丙烯酰胺、30g去离子水组成的水溶液）滴加时间4h，B液（由2.2gVC、3.5g巯基丙酸、120g去离子水组成的水溶液）滴加时间4.5h，全部滴加完毕后保温反应1h，加入二乙醇单异丙醇胺中和至PH=6，补充去离子水，使产品固含至45%。此产品为QHBT-1。

实施例2

在2500ml四口烧瓶中加入加入300g去离子水，加热至25℃加入分子量5000的异戊烯醇聚氧乙烯醚大单体615g，待大单体溶解后加入双氧水20g，搅拌3分钟，开始滴加A液（由18g丙烯酸、170g甲基丙烯酸羟丙酯、12g N,N-二甲基丙烯酰胺、30g去离子水组成的水溶液）滴加时间4h，B液（由2.8gVC、3.2g巯基丙酸、120g去离子水组成的水溶液）滴加时间4.5h，全部滴加完毕后保温反应1h，加入二乙醇胺中和至PH=6，补充去离子水，使产品固含至45%。此产品为QHBT-2。

实施例3

在2500ml四口烧瓶中加入加入300g去离子水，加热至50℃加入分子量5000的异戊烯醇聚氧乙烯醚大单体630g，待大单体溶解后加入双氧水20g，搅拌3分钟，开始滴加A液（由22g丙烯酸、175g甲基丙烯酸羟丙酯、12g丙烯酰胺、30g去离子水组成的水溶液）滴加时间4h，B液（由3.1gVC、3.8g巯基丙酸、120g去离子水组成的水溶液）滴加时间4.5h，全部滴加完毕后保温反应1h，加入二乙醇胺中和至PH=6，补充去离子水，使产品固含至45%。此产品为QHBT-3。

实施例4

在2500ml四口烧瓶中加入加入300g去离子水，加热至35℃加入分子量4000的异戊烯醇聚氧乙烯醚大单体590g，待大单体溶解后加入过硫酸铵7g，搅拌3分钟，开始滴加A液（由20g甲基丙烯酸、93g丙烯酸羟乙酯、70g甲基丙烯酸羟丙酯、17g丙烯酰胺、30g去离子水组成的水溶液）滴加时间4h，B液（由2.73g吊白块、3.4g巯基乙酸、120g去离子水组成的水溶液）滴加时间4.5h，全部滴加完毕后保温反应1h，加入二乙醇胺中和至PH=6，补充去离子水，使产品固含至45%。此产品为QHBT-4。

将按本发明方法制得的聚羧酸减水剂的合成实施例进行水泥净浆流动度试验和混凝土试验。其中水泥净浆流动度试验方法参照 GB8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》的相关规定执行，混凝土实验按照某预制构件厂预制的C30、C50混凝土进行实验，该预制构件厂使用的早强型减水剂为PC-1，保坍型减水剂为BT-1作为实验对比。表 1 ：掺本发明实施例PC-1、BT-1、QHBT-1、QHBT-2、QHBT-3、QHBT-4的水泥净浆试验，表2是预制构件混凝土单方材料用量（Kg），表3是减水剂的组份，表4是混凝土的性能指标。

表1：

表2：

表3

表4

从表1、表2、表3、表4中可以看出，本发明实施例合成的具有早强功能的聚羧酸保坍剂QHBT-1、QHBT-2、QHBT-3、QHBT-4水泥净浆流动度表明该减水剂初始流动度较低，但随着时间延长，保坍单体在水泥碱性条件下释放出减水基团致使水泥流动度变大，通过混凝土实验证明：具有早强功能的聚羧酸保坍剂QHBT-1、QHBT-2、QHBT-3、QHBT-4与早强型减水剂PC-1具有优异的保坍性，与保坍型减水剂BT-1相比，混凝土早期强度相对较高，具有明显的早强功能。

Claims

1.一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂，其特征在于由下列组分在水溶液中进行聚合反应，其各组分重量百分比如下:

异戊烯醇聚氧乙烯醚大单体 70~90%；

不饱和羧酸单体 2~10%；

保坍单体 7~25%；

早强单体 2~8%。

2.根据权利要求1所述一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂，其所述的异戊烯醇聚氧乙烯醚大单体分子量不小于3000。

3.根据权利要求1所述一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂，其所述的不饱和羧酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸或者其混合物。

4.根据权利要求1所述一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂，其所述的早强单体为丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵的一种或其混合物。

5.根据权利要求1所述一种具有早强功能的聚羧酸保坍剂，其所述的保坍单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯丙烯酸羟丁酯的一种或者其混合物。

6.一种权利要求1的具有早强功能的聚羧酸保坍剂的制备方法：

第一步：向四口烧瓶中加入去离子水，启动搅拌装置，按照比例将大分子量的异戊烯醇聚氧乙烯醚大单体加入四口烧瓶中，所述的去离子水与所述的各组分重量份数比为400-550份，

第二步，保持溶液温度20℃~50℃，待大单体溶解后按配比要求加入所述引发剂，搅拌2-5分钟，

第三步，按配比要求同时滴加由不饱和羧酸单体、保坍单体与早强单体组成的水溶液以及还原剂与分子量调节剂组成的水溶液，使之在4~5小时内匀速滴加完毕，

第四步，聚合反应完毕后经中和剂中和得到聚合物即为具有早强功能的聚羧酸保坍剂。

7.根据权利要求6的方法，其所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢的一种或几种，其所述用量为上述四种单体总质量的0.1%~5%。

8.根据权利要求6的方法，其所述还原剂为VC、吊白块的一种或其混合物，其所述用量为上述四种单体总质量的0.1%~5%。

9.根据权利要求6的方法，其所述分子量调节剂为巯基乙酸、巯基乙醇、2-巯基丙酸的一种或其混合物，其所述用量为上述四种单体总质量的0.1%~3%。

10.根据权利要求6的方法，其所述中和剂为三乙醇胺、二乙醇胺，三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺的一种或其混合物，其所述用量为上述四种单体总质量的1%~5%。