CN113307539A - 一种复配型聚羧酸减水剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复配型聚羧酸减水剂及其制备方法，该复配型聚羧酸减水剂，以质量份计，包括以下原料：聚羧酸减水剂8‑10份、改性缓凝剂0.2‑0.5份、消泡组合物0.3‑0.6份和氢氧化钠溶液0.5‑1份，聚羧酸减水剂是以甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸羟乙酯和马来酸酐为单体，双氧水和过硫酸钾为引发剂，采用水溶液自由基聚合法合成。本发明技术方案中所使用的改性缓凝剂，部分单体取自原料丰富的玉米粒中，该玉米粒的提取物为亚油酸，亚油酸能够与接枝聚合到木质磺酸钾上，改性后的缓凝剂应用至复配型聚羧酸减水剂与普通应用至复配型聚羧酸减水剂中相比，有效的延长了水泥的凝结时间；添加本发明中消泡组合物后，使得复配型聚羧酸减水剂在混凝土中的消泡能力提升了近50％。
Description
技术领域
本发明属于混凝土外加剂技术领域，尤其涉及一种复配型聚羧酸减水剂及其制备方法。
背景技术
聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，是水泥混凝土运用中的一种水泥分散剂。广泛应用于公路、桥梁、大坝、隧道、高层建筑等工程。以其掺量低、减水率高、保坍性能优、收缩低、节能环保等诸多优点，逐渐在众多工程中获得了广泛应用，对于聚羧酸减水剂的合成，分子结构的设计是至关重要的，其中包括分子中主链基团、侧链密度以及侧链长度等。聚羧酸减水剂的合成方法主要包括原位聚合接枝法、先聚合后功能化法和单体直接共聚法。
目前，随着混凝土技术的发展，水泥品种繁多、混凝土砂石料含泥较多等，便会出现聚羧酸减水剂与水泥适应性差、混凝土和易性差、混凝土坍落等大问题，难以满足实际工程的施工要求；现有的防冻型聚羧酸减水剂具有以下缺点：(1)虽然具有早强作用，可使混凝土尽快达到抗冻强度，但是其无法延长混凝土的凝结时间，致使混凝土凝结过快，使得混凝土还未来得及施工就已经凝结；(2)防冻型聚羧酸减水剂在与混凝土混合搅拌后，不可避免产生泡沫，而泡沫的产生会影响机械强度和施工效率，也会降低建筑寿命，对品质的影响很大。
发明内容
本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种复配型聚羧酸减水剂及其制备方法。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种复配型聚羧酸减水剂，以质量份计，包括以下原料：聚羧酸减水剂8-10份、改性缓凝剂0.2-0.5份、消泡组合物0.3-0.6份和氢氧化钠溶液0.5-1份，所述聚羧酸减水剂是以甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸羟乙酯和马来酸酐为单体，双氧水和过硫酸钾为引发剂，采用水溶液自由基聚合法合成。
进一步地，上述甲基烯丙基聚氧乙烯醚，丙烯酸羟乙酯，马来酸酐的摩尔比为1：(3-4)：(0.4-0.6)。
进一步地，上述双氧水的用量为甲基烯丙基聚氧乙烯醚用量的0.3-0.5％，所述过硫酸钾的用量为甲基烯丙基聚氧乙烯醚用量的0.5-1％。
进一步地，上述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L。
进一步地，上述改性缓凝剂，以质量份计，包括以下原料：木质磺酸钾10-15份、玉米粒提取物10-15份、1,3戊二烯3-5份和过氧化苯甲酰0.2-0.6份。
进一步地，上述改性缓凝剂的制备方法包括以下步骤：
(1)按上述组分配比称取原料，将木质磺酸钾溶于去离子水中，得到木质磺酸钾水溶液，待用；
(2)将玉米粒洗净后粉碎，烘干，再加入无水乙醇溶液，放入密闭、无氧、低压的压力容器内进行亚临界低温萃取，得到萃取液；
(3)将得到的萃取液进行过滤，得到滤液，对滤液进行减压蒸馏，回收乙醇，得到玉米粒提取物；
(4)向步骤(1)中得到的木质磺酸钾水溶液中滴加过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酰滴加完毕后加入1,3戊二烯，1,3戊二烯加入完毕后，再滴加步骤(3)中得到的玉米粒提取物，保持温度40-80℃，玉米粒提取物滴加完毕后反应1-3h，得到改性木质磺酸钾溶液；
(5)将得到的改性木质磺酸钾溶液烘干，即得成品。
进一步地，上述消泡组合物，以质量份计，包括以下原料：聚二甲基硅氧烷6-10份和乙二醇硅氧烷5-8份。
进一步地，上述复配型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按组分配比称取原料，将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸羟乙酯和马来酸酐加入至去离子水中，搅拌溶解，得到单体混合水溶液；
S2、向得到的单体混合水溶液中滴加双氧水、过硫酸钾，温度50-80℃，反应4-5h，得到反应液；
S3、向得到的反应液中滴加加氢氧化钠溶液，缓慢搅拌5-15min，得到聚羧酸减水剂母液；
S4、向得到的聚羧酸减水剂母液中加入新型缓凝剂和消泡组合物，搅拌15-30min，即得复配型聚羧酸减水剂。
进一步地，步骤S3中，上述搅拌速度为30r/min。
进一步地，上述复配型聚羧酸减水剂在混凝土制备中的应用，上述复配型聚羧酸减水剂的掺量为总胶凝材料重量的0.05％-0.2％。
本发明的有益效果是：
本发明技术方案中，通过对现有的防冻型聚羧酸减水剂进行复配，得到了具有早强、缓凝和消泡的复配型聚羧酸减水剂；本发明中所使用的改性缓凝剂，部分单体取自原料丰富的玉米粒中，该玉米粒的提取物为亚油酸，亚油酸能够与接枝聚合到木质磺酸钾上，且合成方法简单，改性后的缓凝剂应用至复配型聚羧酸减水剂与普通应用至复配型聚羧酸减水剂中相比，有效的延长了水泥的凝结时间；添加本发明中消泡组合物后，使得复配型聚羧酸减水剂在混凝土中的消泡能力提升了近50％。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
具体实施方式
下面将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它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种复配型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按组分配比称取原料，将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸羟乙酯和马来酸酐加入至去离子水中，搅拌溶解，得到单体混合水溶液；
S2、向得到的单体混合水溶液中滴加双氧水、过硫酸钾，温度70℃，反应4.5h，得到反应液；
S3、向得到的反应液中滴加加氢氧化钠溶液，缓慢搅拌10min，搅拌速度为30r/min，得到聚羧酸减水剂母液；
S4、向得到的聚羧酸减水剂母液中加入新型缓凝剂和消泡组合物，搅拌25min，即得复配型聚羧酸减水剂。
聚羧酸减水剂是以甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸羟乙酯和马来酸酐为单体，双氧水和过硫酸钾为引发剂，采用水溶液自由基聚合法合成。
甲基烯丙基聚氧乙烯醚，丙烯酸羟乙酯，马来酸酐的摩尔比为1：3.5：0.5，双氧水的用量为甲基烯丙基聚氧乙烯醚用量的0.4％，过硫酸钾的用量为甲基烯丙基聚氧乙烯醚用量的0.8％，氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L。
改性缓凝剂，以质量份计，包括以下原料：木质磺酸钾12份、玉米粒提取物13份、1,3戊二烯4份和过氧化苯甲酰0.4份。
改性缓凝剂的制备方法包括以下步骤：
(1)按上述组分配比称取原料，将木质磺酸钾溶于去离子水中，得到木质磺酸钾水溶液，待用；
(2)将玉米粒洗净后粉碎，烘干，再加入无水乙醇溶液，放入密闭、无氧、低压的压力容器内进行亚临界低温萃取，得到萃取液；
(3)将得到的萃取液进行过滤，得到滤液，对滤液进行减压蒸馏，回收乙醇，得到玉米粒提取物，该玉米粒提取物为亚油酸，亚油酸能够与接枝聚合到木质磺酸钾上；
(4)向步骤(1)中得到的木质磺酸钾水溶液中滴加过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酰滴加完毕后加入1,3戊二烯，1,3戊二烯加入完毕后，再滴加步骤(3)中得到的玉米粒提取物，保持温度60℃，玉米粒提取物滴加完毕后反应2h，得到改性木质磺酸钾溶液；
(5)将得到的改性木质磺酸钾溶液烘干，即得成品。
消泡组合物，以质量份计，包括以下原料：聚二甲基硅氧烷8份和乙二醇硅氧烷7份，将8份聚二甲基硅氧烷和7份乙二醇硅氧烷进行充分混合，得到消泡组合物。
复配型聚羧酸减水剂的掺量为总胶凝材料重量的0.1％。
实施例1
一种复配型聚羧酸减水剂，以质量份计，包括以下原料：聚羧酸减水剂8份、改性缓凝剂0.2份、消泡组合物0.3份和氢氧化钠溶液0.5份。
实施例2
一种复配型聚羧酸减水剂，以质量份计，包括以下原料：聚羧酸减水剂9份、改性缓凝剂0.4份、消泡组合物0.5份和氢氧化钠溶液0.8份。
实施例3
一种复配型聚羧酸减水剂，以质量份计，包括以下原料：聚羧酸减水剂10份、改性缓凝剂0.5份、消泡组合物0.6份和氢氧化钠溶液1份。
对比例1
一种复配型聚羧酸减水剂，以质量份计，包括以下原料：聚羧酸减水剂8份、消泡组合物0.3份和氢氧化钠溶液0.5份。
对比例2
一种复配型聚羧酸减水剂，以质量份计，包括以下原料：聚羧酸减水剂9份、消泡组合物0.5份和氢氧化钠溶液0.8份。
对比例3
一种复配型聚羧酸减水剂，以质量份计，包括以下原料：聚羧酸减水剂10份、消泡组合物0.6份和氢氧化钠溶液1份。
对比例4
一种复配型聚羧酸减水剂，以质量份计，包括以下原料：聚羧酸减水剂8份、改性缓凝剂0.2份和氢氧化钠溶液0.5份。
对比例5
一种复配型聚羧酸减水剂，以质量份计，包括以下原料：聚羧酸减水剂9份、改性缓凝剂0.4份和氢氧化钠溶液0.8份。
对比例6
一种复配型聚羧酸减水剂，以质量份计，包括以下原料：聚羧酸减水剂10份、改性缓凝剂0.5份和氢氧化钠溶液1份。
现对本发明中实施例1-3与对比例1-6进行测试，测试结果如表1所示。
表1
由上表可知，本发明技术方法中，保留了该防冻型聚羧酸减水剂对混凝土的早强作用，延长了混凝土的凝结时间，降低了混凝土中泡沫的含量。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种复配型聚羧酸减水剂，其特征在于，以质量份计，包括以下原料：聚羧酸减水剂8-10份、改性缓凝剂0.2-0.5份、消泡组合物0.3-0.6份和氢氧化钠溶液0.5-1份，所述聚羧酸减水剂是以甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸羟乙酯和马来酸酐为单体，双氧水和过硫酸钾为引发剂，采用水溶液自由基聚合法合成。
2.根据权利要求1所述复配型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚，丙烯酸羟乙酯，马来酸酐的摩尔比为1：(3-4)：(0.4-0.6)。
3.根据权利要求1所述复配型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述双氧水的用量为甲基烯丙基聚氧乙烯醚用量的0.3-0.5％，所述过硫酸钾的用量为甲基烯丙基聚氧乙烯醚用量的0.5-1％。
4.根据权利要求1所述复配型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L。
5.根据权利要求1所述复配型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述改性缓凝剂，以质量份计，包括以下原料：木质磺酸钾10-15份、玉米粒提取物10-15份、1,3戊二烯3-5份和过氧化苯甲酰0.2-0.6份。
6.根据权利要求5所述复配型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述改性缓凝剂的制备方法包括以下步骤：
(1)按上述组分配比称取原料，将木质磺酸钾溶于去离子水中，得到木质磺酸钾水溶液，待用；
(2)将玉米粒洗净后粉碎，烘干，再加入无水乙醇溶液，放入密闭、无氧、低压的压力容器内进行亚临界低温萃取，得到萃取液；
(3)将得到的萃取液进行过滤，得到滤液，对滤液进行减压蒸馏，回收乙醇，得到玉米粒提取物；
(4)向步骤(1)中得到的木质磺酸钾水溶液中滴加过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酰滴加完毕后加入1,3戊二烯，1,3戊二烯加入完毕后，再滴加步骤(3)中得到的玉米粒提取物，保持温度40-80℃，玉米粒提取物滴加完毕后反应1-3h，得到改性木质磺酸钾溶液；
(5)将得到的改性木质磺酸钾溶液烘干，即得成品。
7.根据权利要求1所述复配型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述消泡组合物，以质量份计，包括以下原料：聚二甲基硅氧烷6-10份和乙二醇硅氧烷5-8份。
8.如权利要求1-7任意一项所述复配型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按组分配比称取原料，将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸羟乙酯和马来酸酐加入至去离子水中，搅拌溶解，得到单体混合水溶液；
S2、向得到的单体混合水溶液中滴加双氧水、过硫酸钾，温度50-80℃，反应4-5h，得到反应液；
S3、向得到的反应液中滴加加氢氧化钠溶液，缓慢搅拌5-15min，得到聚羧酸减水剂母液；
S4、向得到的聚羧酸减水剂母液中加入新型缓凝剂和消泡组合物，搅拌15-30min，即得复配型聚羧酸减水剂。
9.根据权利要求8所述复配型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述搅拌速度为30r/min。
10.一种如权利要求1-7所述复配型聚羧酸减水剂在混凝土制备中的应用，其特征在于：所述复配型聚羧酸减水剂的掺量为总胶凝材料重量的0.05％-0.2％。
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