CN111978468B - 一种反应引气型增稠剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反应引气型增稠剂及其制备方法，所述反应引气型增稠剂的主要成分为马来酸酐和甲基丙烯磺酸钠自由基共聚得到的无规聚合物。所述反应引气型增稠剂可利用水泥水化的碱性环境释放氨气，兼具引气、增稠的作用，该反应引气型增稠剂的掺量为0.01％～0.10％时，能显著改善混凝土和易性，提高混凝土保水性，提升混凝土抗离析、抗泌水能力，解决混凝土包裹性不好等问题。

Description

一种反应引气型增稠剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及到一种反应引气型增稠剂及其制备方法。

背景技术

高流态、高稳定性、高力学性能、耐久性能优异等是衡量水泥基材料的重要指标，通常通过改善水灰比，添加高效减水剂、引气剂、增稠剂等措施来实现上述指标。特别是在低水灰比条件下，可以通过高效减水剂来实现自密实混凝土的大流动性，但在气候寒冷的北方，一些工程中易出现离析、泌水等实际工作性问题和混凝土冻融破坏等耐久性问题。增稠剂作为调节粘度的外加剂，能够增加混凝土材料的抗分离性，提高稳定性，改善和易性；目前混凝土需要高的工作性，而市面上缺少工艺简单、适应性强和性能优异的此类外加剂。

专利201911380112.3公开了一种干粉砂浆增稠剂及其制备方法，提出的增稠剂包括以下组分： 40～60份增稠剂基料A、35～55份增稠剂基料B、0～5份羟甲基纤维素、2～5份氢氧化钠以及5～ 10份沸石粉；所述增稠剂基料A包括1～2:2～4:6～10质量比非麦芽糊精、聚乙二醇以及糖蜜；所述增稠剂基料B包括25～30:1～5质量比的羰基焦醛以及木质素磺酸钠。所制备的增稠剂具有成本低，但水溶性差，溶解时间长，稍大会引起混凝土工作性急剧下降。

专利201611206986.3公开了一种混凝土增稠剂及制备方法，该增稠剂包括以下组分：水溶液增稠组分0.05～0.8％，丙烯酰胺0.5～1.5％，丙烯酸1～5％，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸0.3～1％，引发剂0.05～0.5％，还原剂0.03～0.3％，中和剂0.6～3％和余量水。该发明的增稠剂工艺简单易行，但与外加剂相容性差、易分层。

专利201510647739.6公开了一种轻集料混凝土增稠剂的制备，该增稠剂由丙烯酸45～61份；引发剂0.3～0.5份；氨水45～5份；分子量调节剂1～4份；去离子水33～50份；交联剂0.1～0.3份；乳化剂S-80 4～7份；溶剂油41～47份；纤维素醚4～12份；葡萄糖酸钠7～12份；该增稠剂具有不分层、稳定性好等特点，但过量会造成混凝土强度下降，限制其广泛应用。

因此，研发一种原料易得、成本低、水溶性好，与混凝土和其它外加剂相容性好且制备工艺简单、性能优异的混凝土增稠剂成了本领域的重要研究课题。

发明内容

基于此，本发明的目的之一是提供一种反应引气型增稠剂，该增稠剂可利用水泥水化的碱性环境释放氨气，兼具引气、增稠的作用，且制备工艺简单，性能优异，在改善混凝土材料粘度的同时引入均匀封闭的微小气泡改善混凝土的和易性。

为实现上述发明目的，所采用的技术方案如下：

一种反应引气型增稠剂，所述反应引气型增稠剂的主要成分为马来酸酐和甲基丙烯磺酸钠自由基共聚得到的无规聚合物，其分子结构式如下所示：

其中，m：n＝1～3:1，并且所述无规聚合物的数均分子量为10000～50000。

按上述方案，所述马来酸酐与甲基丙烯磺酸钠的摩尔比为0.9～1.5：1。

本发明的目的之二在于提供上述反应引气型增稠剂的制备方法，具体步骤如下：

第一步，按比例称取原料，备用；

第二步，将马来酸酐配制成马来酸酐水溶液，将甲基丙烯磺酸钠配制成甲基丙烯磺酸钠水溶液，然后将马来酸酐水溶液与甲基丙烯磺酸钠水溶液混合，加入引发剂进行自由基共聚反应，得到反应液，具体反应式如下：

第三步，在上述第二步制备的反应液中缓慢滴加质量浓度为25～30％的氨水，调节反应液pH值为5～5.5，即得到反应引气型增稠剂。滴加氨水反应式如下：

按上述方案，第二步所述马来酸酐溶液质量浓度为15～20％。

按上述方案，第二步所述甲基丙烯磺酸钠溶液质量浓度为20～25％。

按上述方案，第二步所述引发剂为过硫酸铵，引发剂加入量为马来酸酐和甲基丙烯磺酸钠总质量的0.5～1.0％。

按上述方案，第二步所述自由基共聚反应条件为：温度为60～65℃，时间为1～1.5h。

本发明的目的之三在于提供一种含有上述反应引气型增稠剂的混凝土，所述反应引气型增稠剂在混凝土中掺入量为0.01～0.10wt％(以胶凝材料计)。在混凝土中掺入0.01～0.10％的该增稠剂，混凝土含气量增加1～4％，混凝土的相对粘度提高到5～20％，并且显著改善混凝土的工作性和提高混凝土的3d抗压强度。

本发明的有益效果如下：1、本发明的增稠剂，增粘效果明显，不受其它化学成分的影响，掺入混凝土中能够显著改善混凝土的工作性，可作用辅助材料广泛应用于混凝土外加剂领域；2、本发明制备工艺过程简单，无需加热，反应周期短，制备过程无污染，成本低。

具体实施方式：

为了验证本发明的实验效果，申请人进行了具体实施例验证本发明的有益效果。实施例以说明的方法给出，但决不仅仅局限于本发明的内容。本发明的保护范围以权利要求说明书为准。

具体实施过程如下：将马来酸酐配制成马来酸酐水溶液(质量浓度20％)，将甲基丙烯磺酸钠配制成甲基丙烯磺酸钠水溶液(质量浓度25％)，然后将马来酸酐水溶液与甲基丙烯磺酸钠水溶液加入到水中混合，以过硫酸铵为引发剂进行自由基共聚反应，反应温度为60℃，反应时间为1.5h，然后向所得反应液中缓慢滴加浓度为30％的氨水，调节反应液pH值为5～5.5，即得到反应引气型增稠剂，本发明实施例1-5及对比例1的原料配比及所得无规共聚物的参数见表1。

表1

对以上对比例及实施例的产品的评价：

水泥净浆含气量试验参照GB8076-2008《混凝土外加剂》规定进行；粘度采用旋转粘度计测量净浆粘度；混凝土强度试验参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》规定进行。混凝土配合比见表2，掺入对比例1及实施例1-5的增稠剂，掺量为0.01～0.1％(以胶凝材料计)，测试结果如表3所示(表3中含气量增加值为样品相对于对比例1的含气量百分比增加的数值)。

表2混凝土配合比

水泥/kg	矿粉/kg	粉煤灰/kg	砂/kg	石/kg	水/kg
						200	90	70	780	1080	170

表3增稠剂性能检测评价

从表中可以看出，在混凝土中掺入0.01～0.1％(以胶凝材料计)的该增稠剂，含气量增加1～4％，可使混凝土的相对粘度提高5～20％，并且显著改善混凝土的工作性和提高混凝土的3d抗压强度。

Claims (8)

1.一种反应引气型增稠剂，其特征在于，所述反应引气型增稠剂的主要成分为马来酸酐和甲基丙烯磺酸钠自由基共聚得到的无规聚合物，其分子结构式如下所示：

其中，m：n＝1～3:1，并且所述无规聚合物的数均分子量为10000～50000。

2.根据权利要求1所述的反应引气型增稠剂，其特征在于，所述马来酸酐与甲基丙烯磺酸钠的摩尔比为0.9～1.5：1。

3.一种权利要求1或2所述的反应引气型增稠剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

第一步，按比例称取原料，备用；

第二步，将马来酸酐配制成马来酸酐水溶液，将甲基丙烯磺酸钠配制成甲基丙烯磺酸钠水溶液，然后将马来酸酐水溶液与甲基丙烯磺酸钠水溶液混合，加入引发剂进行自由基共聚反应，得到反应液；

第三步，在上述第二步制备的反应液中缓慢滴加质量浓度为25～30％的氨水，调节反应液pH值为5～5.5，即得到反应引气型增稠剂。

4.根据权利要求3所述的反应引气型增稠剂的制备方法，其特征在于，第二步所述马来酸酐溶液质量浓度为15～20％。

5.根据权利要求3所述的反应引气型增稠剂的制备方法，其特征在于，第二步所述甲基丙烯磺酸钠溶液质量浓度为20～25％。

6.根据权利要求3所述的反应引气型增稠剂的制备方法，其特征在于，第二步所述引发剂为过硫酸铵，引发剂加入量为马来酸酐和甲基丙烯磺酸钠总质量的0.5～1.0％。

7.根据权利要求3所述的反应引气型增稠剂的制备方法，其特征在于，第二步所述自由基共聚反应条件为：温度为60～65℃，时间为1～1.5h。

8.一种含有权利要求1或2所述的反应引气型增稠剂的混凝土，其特征在于，所述反应引气型增稠剂在混凝土中掺入量为0.01～0.10wt％。