CN114044859A - 抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液及其制备方法 - Google Patents

抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液及其制备方法，属于建筑材料外加剂技术领域。解决了减水剂母液与水泥的相容性问题，其包括不饱和聚氧乙烯醚300‑400份、不饱和羧酸15‑25份、不饱和羧酸酯30‑50份、2‑羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯5‑10份、链转移剂2‑5份、氧化剂2‑4份、还原剂1‑2份、液碱2‑8份、去离子水400‑500份。本发明可用作水泥减水剂。

Description

抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料外加剂技术领域，具体涉及一种抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液及其制备方法。
背景技术
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，它是由水泥、石膏、粉煤灰等胶凝材料，砂、石等颗粒状集料，水，以及加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材，它具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单，抗压强度高，耐久性好的特点。混凝土减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。
聚羧酸减水剂是第三代高性能减水剂，它具有掺量低、保坍性好、混凝土收缩率低、混凝土增强效果显著、分子结构可调性强、高性能化的潜力大、绿色环保无污染等优点，特别适合于混凝土的远距离运输，是现代化混凝土工程一种重要的外加剂，广泛应用于公路、桥梁、大巴、隧道、高层建筑等工程。
在实际工程中，由于水泥种类繁多、砂石资源劣化导致的混凝土原材料中砂石含泥量增大等多种原因，将聚羧酸系减水剂直接应用于混凝土时，经常会出现与水泥适应性不好、混凝土工作性能达不到预期、坍落度损失较大等问题，导致无法满足施工现场要求。只有妥善处理这一系列问题尤其是降低砂石料含泥量增高对聚羧酸减水剂效果的负面影响，才能使得聚羧酸减水剂稳定、高效、大规模的应用在混凝土工程中，因此目前开发出一种抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液十分重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，能有效提高混凝土的坍落度保持性，增长混凝土保持流动性的时间，抵抗砂石料含泥量对减水剂的负面影响。
本发明同时提供了一种抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液的制备方法。
所述的抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，其主要成分符合以下通式：
Figure BDA0003403618910000021
其中，R1为H或CH3，R2为H或CH3，R3为-C2H4-或-C3H6-，R4为H或CH3，R5为-C2H4-或-C4H8-，a、b、c分别代表聚合度。
所述的抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，由以下重量份的原料组成：不饱和聚氧乙烯醚300-400份、不饱和羧酸15-25份、不饱和羧酸酯30-50份、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯5-10份、链转移剂2-5份、氧化剂2-4份、还原剂1-2份、液碱2-8份、去离子水400-500份。
优选的，所述不饱和聚氧乙烯醚为烯丙基聚氧乙烯醚、异丁烯基聚氧乙烯醚、异戊烯基聚氧乙烯醚、乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚、4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚中的一种。
优选的，所述不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种。
优选的，所述不饱和羧酸酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种。
优选的，所述链转移剂为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基乙醇、巯基丙醇、次亚磷酸钠中的一种或几种。
优选的，所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或几种。
优选的，所述还原剂为甲醛次硫酸氢钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、抗坏血酸中的一种或几种。
所述的抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液的制备方法，包括以下步骤：
1)称取300-400份不饱和聚氧乙烯醚溶于300-400份去离子水中，升温至30±2℃，待不饱和聚氧乙烯醚完全溶解后，加入2-5份链转移剂，2-4份氧化剂，搅拌10分钟后得到底料；
2)将15-25份不饱和羧酸、30-50份不饱和羧酸酯、5-10份2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯溶于30-40份去离子水中得到料A；将1-2份还原剂溶于60-70份去离子水中得到料B；
3)控制反应体系温度在30-50℃，向底料中同时滴加A料、B料；
4)待A料、B料滴加完毕后，继续保温反应1-2h，加入液碱调节pH至6-8，得到所述抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液。
进一步地讲，步骤3)中A料滴加时间为150±10min，B料滴加时间为180±10min。
现有技术中聚羧酸减水剂母液的反应通式为：
Figure BDA0003403618910000031
本发明反应的通式如下：
Figure BDA0003403618910000032
其中，R1为H或CH3，R2为H或CH3，R3为-C2H4-或-C3H6-，R4为H或CH3，R5为-C2H4-或-C4H8-，a、b、c分别代表聚合度。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
本发明提供的抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液与传统普通减水剂母液相比，在聚羧酸减水剂母液的分子结构中引入了保坍基团羧酸酯基以及抗泥基团磷酸基团，极大程度上改善了减水剂母液与各品种水泥的相容性，能有效提高混凝土的坍落度保持性，增长混凝土保持流动性的时间，抵抗砂石料含泥量过高对减水剂应用造成的负面影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
所述的抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，其主要成分符合以下通式：
Figure BDA0003403618910000041
其中，R1为H或CH3，R2为H或CH3，R3为-C2H4-或-C3H6-，R4为H或CH3，R5为-C2H4-或-C4H8-，a、b、c分别代表聚合度。
一种抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，由以下重量份的原料组成：平均分子量为2400的4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚360份、丙烯酸15份、丙烯酸羟丙酯45份、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯10份、次亚磷酸钠3份、质量浓度为30％的过氧化氢溶液3份、甲醛次硫酸氢钠1.5份、质量浓度为30％的液碱4份、去离子水430份。
所述的抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液的制备方法，包括以下步骤：
1)将不饱和聚氧乙烯醚溶于去离子水中，升温至30±2℃，待不饱和聚氧乙烯醚完全溶解后，加入链转移剂和氧化剂，搅拌10分钟后得到底料；
2)将不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯溶于去离子水中得到料A；将还原剂溶于去离子水中得到料B；
3)控制反应体系温度在30-50℃，向底料中同时滴加A料、B料；
4)待A料、B料滴加完毕后，继续保温反应1-2h，加入液碱调节pH至6-8，得到所述抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液。
实施例2
一种抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，由以下重量份的原料组成：平均分子量为2400的异戊烯聚氧乙烯醚360份、丙烯酸20份、丙烯酸羟乙酯40份、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯5份、巯基乙酸3份、质量浓度为30％的过硫酸钾溶液3份、亚硫酸氢钠1.5份、液碱4份、去离子水460份。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，由以下重量份的原料组成：乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚300份、甲基丙烯酸25份、甲基丙烯酸羟乙酯30份、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯2份、巯基乙酸3份、过硫酸铵2份、亚硫酸氢钠1份、液碱2份、去离子水400份。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，由以下重量份的原料组成：异戊烯聚氧乙烯醚400份、丙烯酸20份、甲基丙烯酸羟丙酯50份、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯10份、巯基乙醇5份、质量浓度浓度为30％的过氧化氢溶液4份、抗坏血酸2份、液碱8份、去离子水500份。
制备方法同实施例1。
对比例1
一种保坍型聚羧酸减水剂母液，由以下重量份的原料组成：平均分子量为2400的4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚360份、丙烯酸15份、丙烯酸羟丙酯45份、次亚磷酸钠3份、质量浓度为30％的过氧化氢溶液3份、甲醛次硫酸氢钠1.5份、质量浓度为30％的液碱4份、去离子水430份。
本对比例配方和制备方法基本同实施例1，唯一不同的是本对比例中未使用2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。
对比例2：
一种保坍型聚羧酸减水剂母液，由以下重量份的原料组成：平均分子量为2400的4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚360份、丙烯酸15份、丙烯酸羟丙酯45份、丙烯酰胺10份、次亚磷酸钠3份、质量浓度为30％的过氧化氢溶液3份、甲醛次硫酸氢钠1.5份、质量浓度为30％的液碱4份、去离子水430份。
本对比例配方和制备方法基本同实施例1，唯一不同的是本对比例：使用丙烯酰胺替代2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。
为对比本发明制备的抗泥保坍型减水剂母液的抗泥效果和保坍效果，参照GB/8077-2012标准的规定进行了水泥净浆流动度测试，采用中联水泥(P.O 42.5)300g，水87g，外掺3g蒙脱土，聚羧酸减水剂母液掺量为0.3％，分别测试出机净浆流动度、1h与2h经时流动度。水泥净浆流动度测试结果如表1所示：
表1不同样品的水泥出机与经时流动度
Figure BDA0003403618910000061
如表1中对比例1所示，在使用普通型聚羧酸减水剂母液时，水泥1h、2h净浆流动度没有显著提高，这是因为在水泥中含泥量较高的情况下，由于蒙脱土对聚羧酸减水剂分子的吸附使部分减水剂母液丧失了应发挥的分散作用，减水剂母液对水泥颗粒的分散的效果大大降低。而与对比例1相比，本发明制备的抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液在0.3％的掺量下，在外掺1％蒙脱土时能够显著提高1h、2h水泥净浆流动度，这是由于本发明制备的抗泥保坍型聚羧酸减水剂分子中存在2-羟乙基磷酸酯基，该基团能够率先吸附在蒙脱土上，使其他减水剂分子吸附到水泥颗粒上并在碱性条件下缓慢分解出羧基，发挥应有的分散效果。此外，从表中可知本发明产品相比于市售的酰胺基抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，具有更好的抗泥保坍效果，即使在功能性单体用量较少的情况下，也能达到相同的效果。

Claims (10)

1.一种抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，其特征在于，其主要成分符合以下通式：
Figure FDA0003403618900000011
其中，R1为H或CH3，R2为H或CH3，R3为-C2H4-或-C3H6-，R4为H或CH3，R5为-C2H4-或-C4H8-，a、b、c分别代表聚合度。
2.根据权利要求1所述的抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，其特征在于，由以下重量份的原料组成：不饱和聚氧乙烯醚300-400份、不饱和羧酸15-25份、不饱和羧酸酯30-50份、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯5-10份、链转移剂2-5份、氧化剂2-4份、还原剂1-2份、液碱2-8份、去离子水400-500份。
3.根据权利要求2所述的抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，其特征在于，所述不饱和聚氧乙烯醚为烯丙基聚氧乙烯醚、异丁烯基聚氧乙烯醚、异戊烯基聚氧乙烯醚、乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚、4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚中的一种。
4.根据权利要求2所述的抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，其特征在于，所述不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种。
5.根据权利要求2所述的抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，其特征在于，所述不饱和羧酸酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种。
6.根据权利要求2所述抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，其特征在于，所述链转移剂为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基乙醇、巯基丙醇、次亚磷酸钠中的一种或几种。
7.根据权利要求2所述抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，其特征在于，所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或几种。
8.根据权利要求2所述抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液，其特征在于，所述还原剂为甲醛次硫酸氢钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、抗坏血酸中的一种或几种。
9.一种抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)称取300-400份不饱和聚氧乙烯醚溶于300-400份去离子水中，升温至30±2℃，待不饱和聚氧乙烯醚完全溶解后，加入2-5份链转移剂，2-4份氧化剂，搅拌10分钟后得到底料；
2)将15-25份不饱和羧酸、30-50份不饱和羧酸酯、5-10份2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯溶于30-40份去离子水中得到料A；将1-2份还原剂溶于60-70份去离子水中得到料B；
3)控制反应体系温度在30-50℃，向底料中同时滴加A料、B料；
4)待A料、B料滴加完毕后，继续保温反应1-2h，加入液碱调节pH至6-8，得到所述抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液。
10.根据权利要求9所述的抗泥保坍型聚羧酸减水剂母液的制备方法，其特征在于，步骤3)中A料滴加时间为150±10min，B料滴加时间为180±10min。
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