CN113321776A - 抗泥型聚羧酸减水剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗泥型聚羧酸减水剂，由以下方法制备而成：将引发剂加入水中混合均匀，得到第一溶液；将异戊烯基聚氧乙烯醚、功能化β‑环糊精、功能化添加剂加入水中混合均匀，得到第二溶液；将2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙烷磺酸、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、2‑甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、N,N‑二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸N,N‑二甲氨基乙酯、3‑巯基丙酸、抗坏血酸加入水中混合均匀，得到第三溶液；将第二溶液分为两份，分别加入第一溶液、第三溶液中混合均匀；最后，再混合加热反应，冷却后调节pH，即得。本发明的抗泥型聚羧酸减水剂具有良好的保坍性、旱强性、适应性和分散性。

Description

抗泥型聚羧酸减水剂
技术领域
本发明属于建筑外加剂技术领域，具体涉及一种抗泥型聚羧酸减水剂。
背景技术
减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。根据减水剂减水及增强能力，分为木质素磺酸盐类普通减水剂，萘系、密胺系、氨基磺酸盐系等高效减水剂和聚羧酸系高性能减水剂。其中，聚羧酸减水剂作为高性能减水剂，具有掺量低、减水率高、与水泥、混凝土良好相容及绿色环保等优点，广泛用于房屋建筑、桥梁及隧道等方面。但是聚羧酸系减水剂对混凝土砂石中的泥含量十分敏感，对泥土有较强的吸附趋势，在施工过程中严重影响了混凝土的保持性、强度等，限制了聚羧酸减水剂的应用。目前主要通过清洗砂石或增加减水剂用量来解决这一问题，但是成本也随之增加。因此，研究一种性能优良的抗泥型聚羧酸减水剂具有重要意义。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法。
一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份称取各原料；
S2将引发剂加入水中混合均匀，得到第一溶液；
S3将异戊烯基聚氧乙烯醚、功能化β-环糊精加入水中混合均匀，得到第二溶液；
S4将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、3-巯基丙酸、抗坏血酸加入水中混合均匀，得到第三溶液；
S5将步骤S3得到的第二溶液分为重量相等的两份，分别加入步骤S1得到的第一溶液、步骤S4得到的第三溶液中混合均匀，得到第四溶液、第五溶液；
S6将S5得到的第四溶液、第五溶液混合均匀，加热反应，然后冷却，再加入氢氧化钠水溶液调节pH，即得到抗泥型聚羧酸减水剂。
优选的，一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份称取各原料；
S2将1-3重量份引发剂加入10-30重量份水中混合均匀，得到第一溶液；
S3将60-80重量份异戊烯基聚氧乙烯醚、10-20重量份功能化β-环糊精加入30-40重量份水中混合均匀，得到第二溶液；
S4将3-5重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、5-10重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、5-8重量份2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、2-5重量份N,N-二甲基丙烯酰胺、3-6重量份甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、0.1-0.6重量份3-巯基丙酸、0.5-1.5重量份抗坏血酸加入40-50重量份水中混合均匀，得到第三溶液；
S5将步骤S3得到的第二溶液分为重量相等的两份，分别加入步骤S1得到的第一溶液、步骤S4得到的第三溶液中混合均匀，得到第四溶液、第五溶液；
S6将步骤S5得到的第四溶液、第五溶液混合均匀，加热至80-90℃反应2-5h，然后冷却至25-35℃，再加入20-40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6-7，即得到抗泥型聚羧酸减水剂。
优选的，一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，步骤S3还可以为：将异戊烯基聚氧乙烯醚、功能化β-环糊精、功能化添加剂加入水中混合均匀，得到第二溶液。
优选的，一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份称取各原料；
S2将1-3重量份引发剂加入10-30重量份水中混合均匀，得到第一溶液；
S3将60-80重量份异戊烯基聚氧乙烯醚、10-20重量份功能化β-环糊精、5-15重量份功能化添加剂加入30-40重量份水中混合均匀，得到第二溶液；
S4将3-5重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、5-10重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、5-8重量份2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、2-5重量份N,N-二甲基丙烯酰胺、3-6重量份甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、0.1-0.6重量份3-巯基丙酸、0.5-1.5重量份抗坏血酸加入40-50重量份水中混合均匀，得到第三溶液；
S5将步骤S3得到的第二溶液分为重量相等的两份，分别加入步骤S1得到的第一溶液、步骤S4得到的第三溶液中混合均匀，得到第四溶液、第五溶液；
S6将步骤S5得到的第四溶液、第五溶液混合均匀，加热至80-90℃反应2-5h，然后冷却至25-35℃，再加入20-40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6-7，即得到抗泥型聚羧酸减水剂。
所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、硝酸铈铵、过氧化苯甲酰、过氧化二碳酸二十六酯、过氧化二碳酸二己酯中至少一种。
所述功能化添加剂由以下方法制备而成：将3-6重量份氯化亚砜加入到50-70重量份聚乙二醇二甲醚中混合均匀，于70-80℃加热90-110min；冷却至25-35℃，再加入1-5重量份五亚乙基六胺混合均匀，于50-70℃加热80-90min；再加入8-10重量份1-胺基-1-甲基乙基膦酸、5-7重量份双-1,6-亚己基三胺五亚甲基膦酸与8-12重量份乙醛混合均匀，升温至90-100℃加热120-160min；冷却至28-30℃，再加入20-40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6-7，即得。
β-环糊精具有特殊的环状结构可提供空间位阻起到水泥分散作用并在水泥表面提供静电斥力，但β-环糊精在抗泥型聚羧酸减水剂、水泥、混凝土中因水泥性能例如流动性差、坍落度达不到要求等差异造成适应性差，进而限制了抗泥型聚羧酸减水剂的应用。为了解决上述问题，本发明采用4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯对β-环糊精进行改性制备得到功能化β-环糊精。改性后的制备得到的功能化β-环糊精含有多种长链，提供更大的空间位阻，增加混凝土的分散性、流动性，其可能的原因是：4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯协同作用的结果。功能化β-环糊精一方面改善β-环糊精在水泥、混凝土中的适应性，同时改善β-环糊精的分散性；另一方面改善抗泥型聚羧酸减水剂的减水性能，其可能的原因是：功能化β-环糊精中的长侧链插入水溶液，在水泥与水溶液之间形成保护层，利用空间位阻作用阻碍水泥与水的接触；β-环糊精特殊的立体空间位阻与羧基协同作用的结果。
所述功能化β-环糊精的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性不饱和聚合物的制备：将1-10重量份3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、1-5重量份过氧化苯甲酰加入50-120重量份不饱和聚合物中，加热至60-80℃反应1-3h，得到改性不饱和聚合物；
(2)功能化β-环糊精的制备：将40-100重量份β-环糊精加入80-200重量份步骤(1)得到的改性不饱和聚合物中，加热至70-90℃反应3-5h，离心、干燥，得到功能化β-环糊精。
所述不饱和聚合物为甲基丙烯酸聚氧乙烯醚、烯丙醇聚氧乙烯醚、4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧乙烯醚、异戊烯基聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯中至少一种。优选的，所述不饱和聚合物为4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯按质量比(1-3)：(1-3)混合而成。
本发明还提供了一种抗泥型聚羧酸减水剂，采用上述方法制备而成。
本发明的有益效果：在本发明的抗泥型聚羧酸减水剂分子结构中引入酯基、磺酸基、酰胺基团，酯基在碱性环境调节下水解释放羧基，带负电的静电斥力，保持了稳定的空间位阻效应，起到二次分散作用，进而具有良好的缓释作用，大大改善混泥土坍落度；磺酸基团的引入有利于提高抗泥型聚羧酸减水剂在水泥基材料中的分散效果并改善其减水性能；酰胺基团的引入对混凝土的发展具有良好的促进作用，表现出优异的旱强性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
异戊烯基聚氧乙烯醚，Mw＝2400，CAS号：62601-60-9，购买自绍兴市宇洲化工有限公司。
2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸，CAS号：15214-89-8，纯度：98％，购买自上海源叶生物科技有限公司。
γ-氨丙基三乙氧基硅烷，CAS号：919-30-2，纯度：98％，购买自湖北津乐达化工有限公司。
2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵，CAS号：5039-78-1，纯度75％，货号：M50420，购买自上海吉至生化科技有限公司。
过硫酸钾，CAS号：7727-21-1，含量98.5％，购买自赤峰瀚森商贸有限公司。
N,N-二甲基丙烯酰胺，CAS号：2680-03-7，纯度：98％，货号：N828383，购买自上海麦克林生化科技有限公司。
3-巯基丙酸，CAS号：107-96-0，纯度：98％，货号：R013140，购买自上海易恩化学技术有限公司。
抗坏血酸，CAS号：50-81-7，纯度：99％，货号：YKL35678，购买自陕西亿康龙生物技术有限公司。
3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，CAS号：2530-83-8，纯度：99％，购买自武汉克米克生物医药技术有限公司。
过氧化苯甲酰，CAS号：94-36-0，含量：99％，购买自广州荣柏贸易有限公司。
β-环糊精，MW＝1000-2000，CAS号：7585-39-9，有效物质含量：99.9％，购买自郑州鸿祥化工有限公司。
4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚，工业级，MW＝4000，购买自山东博克化学股份有限公司。
下述实施例中甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯制备方法如下：按质量份计，将200重量份相对分子量为5000的聚乙二醇单甲醚、34.44重量份甲基丙烯酸、8.21重量份98wt％浓硫酸和3.52重量份吩噻嗪置于反应釜中，于110℃下恒温4小时，即得。
1-胺基-1-甲基乙基膦酸，CAS号：18108-24-2，纯度：99％，购买自上海依赫生物科技有限公司。
双-1,6-亚己基三胺五亚甲基膦酸，CAS号：34690-00-1，纯度：98％，购买自湖北广奥生物科技有限公司。
聚乙二醇二甲醚，CAS号：24991-55-7，分子量500，购买自湖湖北津乐达化工有限公司。
氯化亚砜，CAS号：7719-09-7，纯度：99.5％，购买自上海吉至生化科技有限公司。
乙醛，CAS号：75-07-0，纯度：40％，购买自上海博景化工有限公司。
五亚乙基六胺，CAS号：4067-16-7，纯度：98％，购买自上海瀚鸿科技股份有限公司。
实施例1
一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份称取各原料；
S2将2重量份引发剂加入20重量份水中混合均匀，得到第一溶液；
S3将70重量份异戊烯基聚氧乙烯醚加入35重量份水中混合均匀，得到第二溶液；
S4将4重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、8重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、6重量份2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、3重量份N,N-二甲基丙烯酰胺、5重量份甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、0.5重量份3-巯基丙酸、1重量份抗坏血酸加入45重量份水中混合均匀，得到第三溶液；
S5将步骤S3得到的第二溶液分为重量相等的两份，分别加入步骤S1得到的第一溶液、步骤S4得到的第三溶液中混合均匀，得到第四溶液、第五溶液；
S6将步骤S5得到的第四溶液、第五溶液混合均匀，加热至85℃反应3h，然后冷却至30℃，再加入40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6.5，即得到抗泥型聚羧酸减水剂。
所述引发剂为过硫酸钾。
实施例2
一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份称取各原料；
S2将2重量份引发剂加入20重量份水中混合均匀，得到第一溶液；
S3将70重量份异戊烯基聚氧乙烯醚、15重量份β-环糊精加入35重量份水中混合均匀，得到第二溶液；
S4将4重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、8重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、6重量份2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、3重量份N,N-二甲基丙烯酰胺、5重量份甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、0.5重量份3-巯基丙酸、1重量份抗坏血酸加入45重量份水中混合均匀，得到第三溶液；
S5将步骤S3得到的第二溶液分为重量相等的两份，分别加入步骤S1得到的第一溶液、步骤S4得到的第三溶液中混合均匀，得到第四溶液、第五溶液；
S6将步骤S5得到的第四溶液、第五溶液混合均匀，加热至85℃反应3h，然后冷却至30℃，再加入40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6.5，即得到抗泥型聚羧酸减水剂。
所述引发剂为过硫酸钾。
实施例3
一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份称取各原料；
S2将2重量份引发剂加入20重量份水中混合均匀，得到第一溶液；
S3将70重量份异戊烯基聚氧乙烯醚、15重量份功能化β-环糊精加入35重量份水中混合均匀，得到第二溶液；
S4将4重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、8重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、6重量份2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、3重量份N,N-二甲基丙烯酰胺、5重量份甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、0.5重量份3-巯基丙酸、1重量份抗坏血酸加入45重量份水中混合均匀，得到第三溶液；
S5将步骤S3得到的第二溶液分为重量相等的两份，分别加入步骤S1得到的第一溶液、步骤S4得到的第三溶液中混合均匀，得到第四溶液、第五溶液；
S6将步骤S5得到的第四溶液、第五溶液混合均匀，加热至85℃反应3h，然后冷却至30℃，再加入40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6.5，即得到抗泥型聚羧酸减水剂。
所述引发剂为过硫酸钾。
所述功能化β-环糊精的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性不饱和聚合物的制备：将5重量份3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、10重量份过氧化苯甲酰加入100重量份不饱和聚合物中，加热至70℃反应2h，得到改性不饱和聚合物；
(2)功能化β-环糊精的制备：将60重量份β-环糊精加入100重量份步骤(1)得到的改性不饱和聚合物中，加热至85℃反应5h，离心取沉淀、干燥，得到功能化β-环糊精。
所述不饱和聚合物为4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯按质量比1：1混合而成。
实施例4
一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份称取各原料；
S2将2重量份引发剂加入20重量份水中混合均匀，得到第一溶液；
S3将70重量份异戊烯基聚氧乙烯醚、15重量份功能化β-环糊精加入35重量份水中混合均匀，得到第二溶液；
S4将4重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、8重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、6重量份2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、3重量份N,N-二甲基丙烯酰胺、5重量份甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、0.5重量份3-巯基丙酸、1重量份抗坏血酸加入45重量份水中混合均匀，得到第三溶液；
S5将步骤S3得到的第二溶液分为重量相等的两份，分别加入步骤S1得到的第一溶液、步骤S4得到的第三溶液中混合均匀，得到第四溶液、第五溶液；
S6将步骤S5得到的第四溶液、第五溶液混合均匀，加热至85℃反应3h，然后冷却至30℃，再加入40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6.5，即得到抗泥型聚羧酸减水剂。
所述引发剂为过硫酸钾。
所述功能化β-环糊精的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性不饱和聚合物的制备：将5重量份3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、10重量份过氧化苯甲酰加入100重量份不饱和聚合物中，加热至70℃反应2h，得到改性不饱和聚合物；
(2)功能化β-环糊精的制备：将60重量份β-环糊精加入100重量份步骤(1)得到的改性不饱和聚合物中，加热至85℃反应5h，离心取沉淀、干燥，得到功能化β-环糊精。
所述不饱和聚合物为4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚。
实施例5
一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份称取各原料；
S2将2重量份引发剂加入20重量份水中混合均匀，得到第一溶液；
S3将70重量份异戊烯基聚氧乙烯醚、15重量份功能化β-环糊精加入35重量份水中混合均匀，得到第二溶液；
S4将4重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、8重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、6重量份2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、3重量份N,N-二甲基丙烯酰胺、5重量份甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、0.5重量份3-巯基丙酸、1重量份抗坏血酸加入45重量份水中混合均匀，得到第三溶液；
S5将步骤S3得到的第二溶液分为重量相等的两份，分别加入步骤S1得到的第一溶液、步骤S4得到的第三溶液中混合均匀，得到第四溶液、第五溶液；
S6将步骤S5得到的第四溶液、第五溶液混合均匀，加热至85℃反应3h，然后冷却至30℃，再加入40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6.5，即得到抗泥型聚羧酸减水剂。
所述引发剂为过硫酸钾。
所述功能化β-环糊精的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性不饱和聚合物的制备：将5重量份3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、10重量份过氧化苯甲酰加入100重量份不饱和聚合物中，加热至70℃反应2h，得到改性不饱和聚合物；
(2)功能化β-环糊精的制备：将60重量份β-环糊精加入100重量份步骤(1)得到的改性不饱和聚合物中，加热至85℃反应5h，离心取沉淀、干燥，得到功能化β-环糊精。
所述不饱和聚合物为甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯。
对比例1
一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份称取各原料；
S2将2重量份引发剂加入20重量份水中混合均匀，得到第一溶液；
S3将70重量份异戊烯基聚氧乙烯醚、15重量份功能化β-环糊精加入35重量份水中混合均匀，得到第二溶液；
S4将4重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、8重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、6重量份2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、3重量份N,N-二甲基丙烯酰胺、5重量份甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、0.5重量份3-巯基丙酸、1重量份抗坏血酸加入45重量份水中混合均匀，得到第三溶液；
S5将步骤S3得到的第二溶液分为重量相等的两份，分别加入步骤S1得到的第一溶液、步骤S4得到的第三溶液中混合均匀，得到第四溶液、第五溶液；
S6将步骤S5得到的第四溶液、第五溶液混合均匀，加热至85℃反应3h，然后冷却至30℃，再加入40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6.5，即得到抗泥型聚羧酸减水剂。
所述引发剂为过硫酸钾。
所述功能化β-环糊精的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性不饱和聚合物的制备：将10重量份过氧化苯甲酰加入100重量份不饱和聚合物中，加热至70℃反应2h，得到改性不饱和聚合物；
(2)功能化β-环糊精的制备：将60重量份β-环糊精加入100重量份步骤(1)得到的改性不饱和聚合物中，加热至85℃反应5h，离心取沉淀、干燥，得到功能化β-环糊精。
所述不饱和聚合物为甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯。
实施例6
一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份称取各原料；
S2将2重量份引发剂加入20重量份水中混合均匀，得到第一溶液；
S3将70重量份异戊烯基聚氧乙烯醚、15重量份功能化β-环糊精、10重量份功能化添加剂加入35重量份水中混合均匀，得到第二溶液；
S4将4重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、8重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、6重量份2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、3重量份N,N-二甲基丙烯酰胺、5重量份甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、0.5重量份3-巯基丙酸、1重量份抗坏血酸加入45重量份水中混合均匀，得到第三溶液；
S5将步骤S3得到的第二溶液分为重量相等的两份，分别加入步骤S1得到的第一溶液、步骤S4得到的第三溶液中混合均匀，得到第四溶液、第五溶液；
S6将步骤S5得到的第四溶液、第五溶液混合均匀，加热至85℃反应3h，然后冷却至30℃，再加入40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6.5，即得到抗泥型聚羧酸减水剂。
所述引发剂为过硫酸钾。
所述功能化添加剂由以下方法制备而成：将5重量份氯化亚砜加入到60重量份聚乙二醇二甲醚中混合均匀，于75℃加热100min；冷却至30℃，再加入3重量份五亚乙基六胺混合均匀，于60℃加热85min；再加入9重量份1-胺基-1-甲基乙基膦酸、6重量份双-1,6-亚己基三胺五亚甲基膦酸与10重量份乙醛混合均匀，升温至95℃加热150min；冷却至30℃，再加入40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6.5，即得。
所述功能化β-环糊精的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性不饱和聚合物的制备：将5重量份3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、10重量份过氧化苯甲酰加入100重量份不饱和聚合物中，加热至70℃反应2h，得到改性不饱和聚合物；
(2)功能化β-环糊精的制备：将60重量份β-环糊精加入100重量份步骤(1)得到的改性不饱和聚合物中，加热至85℃反应5h，离心取沉淀、干燥，得到功能化β-环糊精。
所述不饱和聚合物为4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯按质量比1：1混合而成。
对比例2
一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份称取各原料；
S2将2重量份引发剂加入20重量份水中混合均匀，得到第一溶液；
S3将70重量份异戊烯基聚氧乙烯醚、15重量份功能化β-环糊精、10重量份功能化添加剂加入35重量份水中混合均匀，得到第二溶液；
S4将4重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、8重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、6重量份2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、3重量份N,N-二甲基丙烯酰胺、5重量份甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、0.5重量份3-巯基丙酸、1重量份抗坏血酸加入45重量份水中混合均匀，得到第三溶液；
S5将步骤S3得到的第二溶液分为重量相等的两份，分别加入步骤S1得到的第一溶液、步骤S4得到的第三溶液中混合均匀，得到第四溶液、第五溶液；
S6将步骤S5得到的第四溶液、第五溶液混合均匀，加热至85℃反应3h，然后冷却至30℃，再加入40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6.5，即得到抗泥型聚羧酸减水剂。
所述引发剂为过硫酸钾。
所述功能化添加剂由以下方法制备而成：将5重量份氯化亚砜加入到60重量份聚乙二醇二甲醚中混合均匀，于75℃加热100min；冷却至30℃，再加入3重量份五亚乙基六胺混合均匀，于60℃加热85min；升温至95℃加热150min；冷却至30℃，再加入40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6.5，即得。
所述功能化β-环糊精的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性不饱和聚合物的制备：将5重量份3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、10重量份过氧化苯甲酰加入100重量份不饱和聚合物中，加热至70℃反应2h，得到改性不饱和聚合物；
(2)功能化β-环糊精的制备：将60重量份β-环糊精加入100重量份步骤(1)得到的改性不饱和聚合物中，加热至85℃反应5h，离心取沉淀、干燥，得到功能化β-环糊精。
所述不饱和聚合物为4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯按质量比1：1混合而成。
测试例1
水泥净浆流动度性能测试：
采用基准水泥PO42.5，参照GB/T 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行水泥净浆流动度性能测试，其中减水剂的掺量(折固掺量为0.15wt％)，水灰比(W/C)为0.35。
表1水泥净浆流动度的测试结果
Figure BDA0003123962030000151
由上述表1可知，采用本发明制备的抗泥型聚羧酸减水剂的减水率在30％以上，具有良好的减水效果，含气量为2-4％，在掺量为0.15％时水泥净浆流动度达到291mm。通过实施例1-2进行对比发现，在实施例1的基础上引入β-环糊精制备得到实施例2的抗泥型聚羧酸减水剂，其中β-环糊精具有特殊的环状结构可提供空间位阻起到水泥分散作用并在水泥表面提供静电斥力，进而改善其分散性、减水效果。但β-环糊精在抗泥型聚羧酸减水剂、水泥、混凝土中适应性差，进而限制了抗泥型聚羧酸减水剂的应用；在实施例2的基础上，采用4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯对β-环糊精进行改性制备得到实施例3所述的功能化β-环糊精，4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯改性β-环糊精制备得到的功能化β-环糊精，功能化β-环糊精含有多种长链，提供更大的空间位阻，增加混凝土的分散性、流动性。通过实施例3-4进行对比发现，实施例3具有良好的减水性能、保坍性。其可能的原因是：4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯协同作用的结果。功能化β-环糊精一方面改善β-环糊精在水泥、混凝土中的适应性，同时改善β-环糊精的分散性；另一方面改善抗泥型聚羧酸减水剂的减水性能，其可能的原因是：β-环糊精特殊的立体空间位阻与羧基协同作用的结果。因此实施例3具有良好的减水性能、保坍性。
测试例2
混凝土试验：对实施例1-5、对比例1制备的抗泥型聚羧酸减水剂进行性能测试。分别将实施例1-5、对比例1制备的抗泥型聚羧酸减水剂加入混凝土中，其中混凝土原料及配比如下。
表2混凝土原料及配比
Figure BDA0003123962030000161
1、参照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》对实施例1-5、对比例1制备的抗泥型聚羧酸减水剂对对应的混凝土的稳定性进行检测，其中抗泥型聚羧酸减水剂掺量为凝胶材料的1.2wt％。
表3抗泥型聚羧酸减水剂对对应的混凝土的稳定性测试结果
Figure BDA0003123962030000162
Figure BDA0003123962030000171
由上述表3可知，采用本发明制备的抗泥型聚羧酸减水剂，混凝土的抗氯离子渗透能力得到显著改善，这是因为引入本发明提供的抗泥型聚羧酸减水剂能够促使影响性能的活性建材参与相应反应，进而提高混凝土在高盐、高碱环境下的稳定性。
2、参照GB/T 8076-2008《混凝土外加剂》对实施例1-5、对比例1对应的混凝土进行检测，其中抗泥型聚羧酸减水剂掺量为混凝土的1.2wt％。
表4抗泥型聚羧酸减水剂的混凝土试样坍落度损失测试结果
Figure BDA0003123962030000172
表5抗泥型聚羧酸减水剂的混凝土试样抗压强度测试结果
Figure BDA0003123962030000173
Figure BDA0003123962030000181
测试例3
参照标准GB/T50082-2009检测实施例6及对比例2的抗泥型聚羧酸高效减水剂对黏土混凝土的适应性。混凝土早期抗裂试验采用刀口诱导式平板开裂装置(800mm×600mm×100mm)，内设7根裂缝诱导器，观察早期开裂情况；混凝土收缩试验选用接触法，采用卧式混凝土收缩仪测量混凝土收缩率；每组平行3个试件，试件为100mm×100mm×515mm的棱柱体，每个棱柱体两端预埋铜质侧头。
确保新拌混凝土具有相同的坍落度(200mm)，混凝土试件放置在温度20±1℃，相对湿度60±5％的恒温恒湿室中，试件表面的风速通过风扇调节，设定为5.5m/s。
配置混凝土(强度等级C30)，配比如下：水泥200kg/m3，粉煤灰60kg/m3，矿粉60kg/m3，河沙755kg/m3，石灰岩碎石1085kg/m3，水160kg/m3。其中，水泥采用P·Ⅱ52.5级水泥，粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰(细度0.045mm，方孔筛余15％，烧失量6％，需水比103％)；矿粉采用S95级矿粉(密度为2.83g/cm3，比表面积为4280cm2/g)；河沙采用泰安河砂，细度模数2.6～3.0；石灰岩碎石粒径5～20nm，产地采用山东济南；水采用自来水。在配置混凝土的过程中加入高岭土，加入量为3wt％。同时，调整外加剂(抗泥型聚羧酸高效减水剂)的掺量，确保得到的混凝土具有相同的初始坍落度(200±10mm)。
表6混凝土早期开裂性能
Figure BDA0003123962030000182
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1按重量份称取各原料；
S2将引发剂加入水中混合均匀，得到第一溶液；
S3将异戊烯基聚氧乙烯醚、功能化β-环糊精、功能化添加剂加入水中混合均匀，得到第二溶液；
S4将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、3-巯基丙酸、抗坏血酸加入水中混合均匀，得到第三溶液；
S5将步骤S3得到的第二溶液分为重量相等的两份，分别加入步骤S1得到的第一溶液、步骤S4得到的第三溶液中混合均匀，得到第四溶液、第五溶液；
S6将S5得到的第四溶液、第五溶液混合均匀，加热反应，然后冷却，再加入氢氧化钠水溶液调节pH，即得到抗泥型聚羧酸减水剂。
2.如权利要求1所述的抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1按重量份称取各原料；
S2将1-3重量份引发剂加入10-30重量份水中混合均匀，得到第一溶液；
S3将60-80重量份异戊烯基聚氧乙烯醚、10-20重量份功能化β-环糊精、5-15重量份功能化添加剂加入30-40重量份水中混合均匀，得到第二溶液；
S4将3-5重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、5-10重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、5-8重量份2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、2-5重量份N,N-二甲基丙烯酰胺、3-6重量份甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、0.1-0.6重量份3-巯基丙酸、0.5-1.5重量份抗坏血酸加入40-50重量份水中混合均匀，得到第三溶液；
S5将步骤S3得到的第二溶液分为重量相等的两份，分别加入步骤S1得到的第一溶液、步骤S4得到的第三溶液中混合均匀，得到第四溶液、第五溶液；
S6将步骤S5得到的第四溶液、第五溶液混合均匀，加热至80-90℃反应2-5h，然后冷却至25-35℃，再加入20-40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6-7，即得到抗泥型聚羧酸减水剂。
3.如权利要求1或2所述的抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述功能化添加剂由以下方法制备而成：将3-6重量份氯化亚砜加入到50-70重量份聚乙二醇二甲醚中混合均匀，于70-80℃加热90-110min；冷却至25-35℃，再加入1-5重量份五亚乙基六胺混合均匀，于50-70℃加热80-90min；再加入8-10重量份1-胺基-1-甲基乙基膦酸、5-7重量份双-1,6-亚己基三胺五亚甲基膦酸与8-12重量份乙醛混合均匀，升温至90-100℃加热120-160min；冷却至28-30℃，再加入20-40wt％氢氧化钠水溶液调节pH为6-7，即得。
4.如权利要求1或2所述的抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、硝酸铈铵、过氧化苯甲酰、过氧化二碳酸二十六酯、过氧化二碳酸二己酯中至少一种。
5.如权利要求1或2所述的抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述功能化β-环糊精由以下方法制备而成：
(1)改性不饱和聚合物的制备：将1-10重量份3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、1-5重量份过氧化苯甲酰加入50-120重量份不饱和聚合物中，加热至60-80℃反应1-3h，得到改性不饱和聚合物；
(2)功能化β-环糊精的制备：将40-100重量份β-环糊精加入80-200重量份步骤(1)得到的改性不饱和聚合物中，加热至70-90℃反应3-5h，离心、干燥，得到功能化β-环糊精。
6.一种抗泥型聚羧酸减水剂，其特征在于，采用权利要求1-5任一项方法制备而成。
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