CN113278112A - 一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂及其制备方法 - Google Patents

一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及减水剂技术领域，提出了一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂及其制备方法，其特征在于，所述可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂通过引入短链不饱和亲油小单体，调整减水剂分子亲水亲油平衡值达到与消泡剂相容的目的。通过上述技术方案，解决了现有技术中的聚羧酸系高性能减水剂复配消泡剂难相容的问题。

Description

一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及减水剂技术领域，具体的，涉及一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂及其制备方法。
背景技术
聚羧酸减水剂作为新一代的高性能减水剂，具有高减水率、高保坍、功能可调控性等优点，在各项混凝土工程中得到广泛的应用。但在应用过程中聚羧酸减水剂存在的问题逐渐显现出来。较为突出的是引气性较大，但是在混泥土中并不是所有气泡都是有益的，一般认为泡径小、分布均匀、构造稳定的气泡是有益的气泡；反之，泡径大且尺寸不一、不均匀、不稳定的气泡就是有害气泡。按成分可将消泡剂分为矿物油类、有机硅类和聚醚类等。
聚羧酸系高性能减水剂其特殊的梳状结构赋予混凝土优异性能的同时，也使其复配消泡剂更难相容，聚羧酸减水剂与消泡剂相容正是复配的难点所在，也是困扰技术人员的一大难题。
发明内容
本发明提出一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂及其制备方法，解决了现有技术中的聚羧酸系高性能减水剂复配消泡剂难相容的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提出一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂通过引入短链不饱和亲油小单体，调整减水剂分子亲水亲油平衡值达到与消泡剂相容的目的。
作为进一步的技术方案，所述减水剂的原料按照重量份包括如下组分：不饱和有机酸60～100份、水2100～2940份、分子量调节剂20～30份、还原剂10～20份、聚醚大单体3000～3600份、氧化剂20～35份、不饱和酸40～60份、不饱和亲油小单体30～70份。
作为进一步的技术方案，所述不饱和有机酸为丙烯酸。
作为进一步的技术方案，所述分子量调节剂为3-巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇、次亚磷酸钠中的至少一种。
作为进一步的技术方案，所述还原剂为L-抗坏血酸、硫酸亚铁、吊白块中的至少一种。
作为进一步的技术方案，所述聚醚大单体为4-羟丁基乙烯基醚、乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚的至少一种，
所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种，
所述不饱和亲油小单体为短链亲油小单体，包括正丁基丙烯酸酯、丙烯酸辛酯、2-甲基丙基-2-甲基-2丙烯酸酯、乙烯基正丁醚中的至少一种。
本发明还提出一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照所述任意一项备料；
S2、将不饱和有机酸制得溶液A；
S3、将水、分子量调节剂混合均匀制得溶液B；
S4、将水、还原剂混合均匀制得溶液C；
S5、将水、聚醚大单体混合均匀至完全溶解，并与氧化剂、不饱和有机酸以及不饱和亲油小单体混合，并持续快速搅拌，使得不饱和亲油小单体均匀分散，制得溶液D；
S6、将所述溶液A、溶液B、溶液C滴加到所述溶液D中，滴加完毕后保温反应得产品。
作为进一步的技术方案，所述步骤S5中溶液A的滴加时间为60-90min；溶液B的滴加时间为90-120min；溶液C的滴加时间为90-120min；且溶液A的滴加时间需小于溶液B且小于溶液C的滴加时间；控制反应温度为13-20℃。
作为进一步的技术方案，所述步骤S4中，制得溶液D后搅拌10min以上，再进行步骤S5。
作为进一步的技术方案，所述步骤S5中，滴加过程在溶液D持续快速搅拌中进行。
本发明的有益效果为：
1、本发明提出了一种可与消泡剂混溶的聚羧酸系高性能减水剂，可以将消泡剂混溶到聚羧酸高性能减水剂中，产品均匀，6个月上下匀质不分层，可直接作为一个稳定的复配产品，直接应用，提高了工作效率；另一方面，消泡剂可以更好的分散在减水剂中，产品中消泡剂均匀分散，可避免消泡剂添加量不一致的问题。
2、由于消泡剂一般是油性的，不溶于水，本申请为了解决消泡剂与减水剂相容性的问题，在合成过程中引入短链亲油小单体，改变减水剂分子的亲水亲油平衡，利用相似相容原理解决混溶性问题。合成过程中为解决亲油小单体不溶于水的难题，亲油小单体提前分散到溶液D也就是反应体系中，并持续搅拌，保证的分散均匀性，从而改变减水剂与消泡剂混溶性的问题。
3、应用本发明的本发明聚羧酸系高性能减水剂时，利用先消泡后引气技术，后添加引气剂。通过在减水剂中复配消泡剂，形成一个稳定的复配产品，能够最大程度的消除有害气泡，再添加引气剂调节商品混凝土内部的孔结构(即气泡)数量和质量，提高其体积稳定性、均质性、抗压强度等性能。
4、本发明的反应过程中，反应温度需严格控制在13-20℃，温度过低反应程度不完全，温度过高会副反应较多，影响产率、转化率以及纯度，对产品的纯度造成影响会导致后续使用过程中消泡剂混溶性较差，进而影响混凝土的力学性能。另一方面，溶液D配置完成后至反应结束处于持续快速搅拌状态，保证不饱和亲油小单体在溶液中的均匀分散。本发明的聚羧酸系高性能减水剂反应过程中，不饱和有机酸的滴加时间需控制要先于分子量调节剂和还原剂滴加完，能够最大程度的发挥分子量调节剂和还原剂的作用，获得性能良好的减水剂产品。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
1)将丙烯酸90份作为溶液A；
2)将水155份，3-巯基丙酸27份混合均匀制得溶液B；
3)将水155份，L-抗坏血酸11份混合均匀制得溶液C；
4)将乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚3000份溶解于2000份水中，降温至反应温度16℃，然后加入过氧化氢23份、丙烯酸45份、正丁基丙烯酸酯30份混合均匀制得溶液D，在过程中持续快速搅拌，使亲油小单体均匀分散在溶液D当中；
5)将溶液A、溶液B、溶液C同时滴加到溶液D中，滴加结束后在该温度下保温1h，其中溶液A滴加时间为70min，溶液B滴加时间100min，溶液C滴加时间100min，反应温度16℃，滴加时溶液D需要持续快速搅拌。
实施例2
1)将丙烯酸70份作为溶液A；
2)将水155份，3-巯基丙酸22份混合均匀制得溶液B；
3)将水150份，L-抗坏血酸20份混合均匀制得溶液C；
4)将乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚3200份溶解于2200份水中，降温至反应温度13℃，然后加入过氧化氢30份、丙烯酸40份、正丁基丙烯酸酯50份混合均匀制得溶液D，在过程中持续快速搅拌，使亲油小单体均匀分散在溶液D当中；
5)将溶液A、溶液B、溶液C同时滴加到溶液D中，滴加结束后在该温度下保温1h，其中溶液A滴加时间为70min，溶液B滴加时间100min，溶液C滴加时间100min，反应温度13℃，滴加时溶液D需要持续快速搅拌。
实施例3
1)将丙烯酸60份作为溶液A；
2)将水155份，3-巯基丙酸20份混合均匀制得溶液B；
3)将水150份，L-抗坏血酸17份混合均匀制得溶液C；
4)将甲基烯丙醇聚氧乙烯醚3200份溶解于2200份水中，降温至反应温度15℃，然后加入过氧化氢30份、丙烯酸40份、正丁基丙烯酸酯70份混合均匀制得溶液D，在过程中持续快速搅拌，使亲油小单体均匀分散在溶液D当中；
5)将溶液A、溶液B、溶液C同时滴加到溶液D中，滴加结束后在该温度下保温1h，其中溶液A滴加时间为70min，溶液B滴加时间100min，溶液C滴加时间100min，反应温度15℃，滴加时溶液D需要持续快速搅拌。
实施例4
1)将丙烯酸100份作为溶液A；
2)将水170份，巯基乙酸30份混合均匀制得溶液B；
3)将水170份，L-抗坏血酸20份混合均匀制得溶液C；
4)将异戊烯醇聚氧乙烯醚3600份溶解于2600份水中，降温至反应温度18℃，然后加入过氧化氢35份、丙烯酸60份、正丁基丙烯酸酯70份混合均匀制得溶液D，在过程中持续快速搅拌，使亲油小单体均匀分散在溶液D当中；
5)将溶液A、溶液B、溶液C同时滴加到溶液D中，滴加结束后在该温度下保温1h，其中溶液A滴加时间为90min，溶液B滴加时间120min，溶液C滴加时间120min，反应温度18℃，滴加时溶液D需要持续快速搅拌。
实施例5
1)将丙烯酸60份作为溶液A；
2)将水150份，巯基乙酸20份混合均匀制得溶液B；
3)将水150份，L-抗坏血酸10份混合均匀制得溶液C；
4)将4-羟丁基乙烯基醚3000份溶解于1800份水中，降温至反应温度16℃，然后加入过氧化氢20份、丙烯酸40份、正丁基丙烯酸酯50份混合均匀制得溶液D，在过程中持续快速搅拌，使亲油小单体均匀分散在溶液D当中；
5)将溶液A、溶液B、溶液C同时滴加到溶液D中，滴加结束后在该温度下保温1h，其中溶液A滴加时间为60min，溶液B滴加时间90min，溶液C滴加时间90min，反应温度16℃，滴加时溶液D需要持续快速搅拌。
按GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行水泥净浆实验，选用现有普通市售的聚羧酸减水剂高田货号CK-1007作为对比样品。本发明减水剂与消泡剂混溶(易得赛消泡剂YD166)测试混溶性：向100g聚羧酸减水剂加入0.3g消泡剂，用高速分散机以1000r/min搅拌30min，静置30min，观察溶液状态，长期静置，观察溶液状态。将测试结果如表1所示。
表1聚羧酸减水剂分散性及与消泡剂混溶性
减水剂 初始流动度/mm 1h流动度/mm 静置30min溶液状态 消泡剂混溶时间/d
市售 255 200 有上浮 0.02
实施例1 250 245 无上浮 60
实施例2 240 240 无上浮 75
实施例3 235 240 无上浮 90
实施例4 240 240 无上浮 80
实施例5 235 240 无上浮 85
表1中，消泡剂混溶时间/d代表消泡剂与减水剂混溶后不分层的时间。如表1可以看出，本申请实施例制备的减水剂分散性较好，另外，实施例3制备的减水剂与消泡剂混合后，长达90天不分层，而普通减水剂30分钟后便发生分层。
将上述聚羧酸系高性能减水剂利用先消泡后引气技术，后添加引气剂，制备混凝土，消泡剂添加量为减水剂的0.3％，配料比如表2所示。按照GB/T 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法测试抗压强度，混凝土28d收缩率(ε)试验依据普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准GB/T50082-2009中收缩试验的规定执行，测试结果如表3所示。
表2混凝土实验配料
水/kg 水泥/kg 粉煤灰/kg 矿粉/kg 砂/kg 石子/kg 总量/kg
150 340 61 52 682 1050 2335
表3实施例羧酸系高性能减水剂制备所得混凝土的力学性能
Figure BDA0003107166900000051
Figure BDA0003107166900000061
本发明制备得到羧酸系高性能减水剂制备所得混凝土体积稳定性显著优于现有减水剂制备的混凝土的体积稳定性，抗压强度提高，在保证28天抗压强度的前提下，可以显著提高混凝土的体积稳定性。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂通过引入短链不饱和亲油小单体，调整减水剂分子亲水亲油平衡值达到与消泡剂相容的目的。
2.根据权利要求1所述的一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述减水剂的原料按照重量份包括如下组分：不饱和有机酸60～100份、水2100～2940份、分子量调节剂20～30份、还原剂10～20份、聚醚大单体3000～3600份、氧化剂20～35份、不饱和酸40～60份、不饱和亲油小单体30～70份。
3.根据权利要求2所述的一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和有机酸为丙烯酸。
4.根据权利要求2所述的一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述分子量调节剂为3-巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇、次亚磷酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述还原剂为L-抗坏血酸、硫酸亚铁、吊白块中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述聚醚大单体为4-羟丁基乙烯基醚、乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚的至少一种，
所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种，
所述不饱和亲油小单体为短链亲油小单体，包括正丁基丙烯酸酯、丙烯酸辛酯、2-甲基丙基-2-甲基-2丙烯酸酯、乙烯基正丁醚中的至少一种。
7.一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照权利要求2～6任意一项所述的原料备料；
S2、将不饱和有机酸制得溶液A；
S3、将水、分子量调节剂混合均匀制得溶液B；
S4、将水、还原剂混合均匀制得溶液C；
S5、将水、聚醚大单体混合均匀至完全溶解，并与氧化剂、不饱和有机酸以及不饱和亲油小单体混合，并持续快速搅拌，使得不饱和亲油小单体均匀分散，制得溶液D；
S6、将所述溶液A、溶液B、溶液C滴加到所述溶液D中，滴加完毕后保温反应得产品。
8.根据权利要求7所述的一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中溶液A的滴加时间为60-90min；溶液B的滴加时间为90-120min；溶液C的滴加时间为90-120min；且溶液A的滴加时间需小于溶液B且小于溶液C的滴加时间；控制反应温度为13-20℃。
9.根据权利要求7所述的一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，制得溶液D后搅拌10min以上，再进行步骤S5。
10.根据权利要求7所述的一种可与消泡剂混溶型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，滴加过程在溶液D持续快速搅拌中进行。
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CN116589643A (zh) * 2023-05-19 2023-08-15 广东十而立新材料有限公司 一种改性聚丙烯酸酯共聚物及其制备方法

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