CN114213597B - 一种具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法 - Google Patents

一种具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑化学材料技术领域，特别涉及一种具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法，其中，通过在减水剂结构分子中引入具有含有酰胺基、羟基、磺酰胺以及苯剂的多官能团酰化产物；其中苯基、酰胺基能增加水泥的刚性而使得固化后水泥的力学强度得到增强，而磺酰胺改善减水剂的分散和保持性能；此外本发明还引入带有酰胺基、羟基的不饱和磷酸酯，可降低粘土对聚羧酸减水剂的吸附作用，提高了聚羧酸减水剂对砂石骨料的适应性。

Description

一种具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑化学材料技术领域，特别涉及一种具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法。
背景技术
随着建筑业的飞速发展，商品混凝土市场供不应求，混凝土外加剂的发展也进入新时代，混凝土和水泥的用量不断增加，而聚羧酸保坍剂作为混凝土的重要组分之一，也是混凝土研究开发的热点。
虽然目前聚羧酸保坍剂优异的保坍性能已被业界广泛认可，但是由于砂、石材料品质越来越差(含泥量和含石粉量高)等原因，使得聚羧酸保坍剂在实际应用中也出现了坍落度损失过快，和易性变差，或是泌水离析等问题，然而目前市场上的保坍剂保坍效果好，但初始减水率，实际使用需复配减水型聚羧酸减水剂，而到冬季保坍剂的使用量也会大幅下降，反而对具有一定早强功能的聚羧酸减水剂需求大。
发明内容
为解决背景技术中提到坍落度损失过快和强度的的技术问题，本发明实施例提供一种具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，由不饱和羧酸、功能单体、羟乙基丙烯酰胺磷酸酯和聚醚大单体在引发剂作用下进行聚合反应制得；
其中，不饱和聚醚大单体、所述功能单体、所述不饱和羧酸和羟乙基丙烯酰胺磷酸酯的质量比范围是180：(1～5)：(8～15)：(8～15)；
所述功能单体是2-氨基-1-苯酚-4-甲基磺酰胺和不饱和酸的酰化酯化产物；
所述不饱和聚醚大单体为异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚或异丁烯醇聚氧乙烯醚，分子量为2400～3000。
在上述技术方案的基础上，一优选实施例中，包括以下步骤：
将不饱和聚醚大单体和功能单体溶于水溶剂中形成溶液；
向上述溶液中，加入引发剂，再滴加不饱和酸和羟乙基丙烯酰胺磷酸酯溶液，发生自由基共聚反应，即制得所述聚羧酸保坍剂。
在上述技术方案的基础上，一优选实施例中，所述功能单体的制备方法为：将2-氨基-1-苯酚-4-甲基磺酰胺、不饱和酸和对苯二酚阻聚剂加入反应容器混合，在保护氮气保护下，加入苯磺酸作为催化剂，并调节温度至90～ 100℃进行反应3～4h，反应结束后降至室温，得酰化产物即为所述功能单体。
在上述技术方案的基础上，一优选实施例中，所述不饱和酸、2-氨基-1- 苯酚-4-甲基磺酰胺的摩尔比为0.5～1.0:1。
在上述技术方案的基础上，一优选实施例中，所述催化剂和对苯二酚阻聚剂的用量分别为不饱和酸、2-氨基-1-苯酚-4-甲基磺酰胺总质量的0.1％～ 2％和0.2～2％。
在上述技术方案的基础上，一优选实施例中，所述不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。
在上述技术方案的基础上，一优选实施例中，所述引发剂为复合氧化还原引发体系，为过硫酸铵-次磷酸钠-亚硫酸铁-抗坏血酸体系。
在上述技术方案的基础上，一优选实施例中，所述过硫酸铵用量为所述不饱和聚醚大单体总质量的0.02％～2.0％；所述亚硫酸铁用量为所述不饱和聚醚大单体总质量的0.001％～0.05％；，亚硫酸铁用量为所述不饱和聚醚大单体总质量的0.01％～0.5％；所述次磷酸钠用量为不饱和聚醚大单体总质量的 0.5％～5％，所述抗坏血酸用量为不饱和聚醚大单体总质量的0.05％～2％。
在上述技术方案的基础上，一优选实施例中，加入引发剂后，继续保温一段时间；混合液滴加时间控制在0.5～2h，共聚反应的温度为常温；共聚反应结束后，采用碱性物质调节反应产物的pH值至6～7。
本发明还提供一种具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂的实施例，根据如上任意所述聚羧酸保坍剂的制备方法所制备得到。
本发明实施例提供的具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法，包括以下原理和效果：
在减水剂结构分子中引入具有含有酰胺基、羟基、磺酰胺以及苯剂的多官能团酰化产物；其中苯基、酰胺基能增加水泥的刚性而使得固化后水泥的力学强度得到增强，而磺酰胺改善减水剂的分散和保持性能；此外本发明还引入带有酰胺基、羟基的不饱和磷酸酯，可降低粘土对聚羧酸减水剂的吸附作用，提高了聚羧酸减水剂对砂石骨料的适应性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供如下实施例和对比例：
表1
实施例1：
功能单体的制备：将121.0g 2-氨基-1-苯酚-4-甲基磺酰胺、45.3g丙烯酸和1.5g对苯二酚加入反应容器混合，在保护氮气保护下，加入1.8g 苯磺酸，并调节温度至90～100℃进行反应3～4h，反应结束后降至室温，即得酰化产物；
聚羧酸减水剂的制备：将2.5g上述步骤制备的功能单体、180g异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚g、2.5g次磷酸钠、180g去离子水搅拌溶解，再加入0.002g硫酸亚铁(1％)，最后加入2.0g过硫酸铵到反应容器中，将丙烯酸水溶液(其中丙烯酸12.0g，羟乙基丙烯酰胺磷酸酯12.0g，水10.0g)、抗坏血酸水溶液(其中0.40g，水20.0g)分别滴入所述反应容器进行反应，常温反应，滴加时间为3h，滴加完毕后保温1h，保温结束后降至室温，并用氢氧化钠溶液调节pH至6～7。
实施例2、3、4和对比例1、2的制备方法和实施例1相比除了各组分如表1所示的区别外，其余均和实施例1相同。
其中，对比例1和实施例1相比未加入功能单体；
对比例2和实施例1相比，未加入羟乙基丙烯酰胺磷酸酯；
对比例4为科之杰新材料集团有限公司生产的Point-TS8母液，该母液为减水型聚羧酸减水剂；
对比例5为科之杰新材料集团有限公司生产的Point-T母液，该母液为聚羧酸保坍剂，无初始减水效果。
将实施例1～4、对比例1～5稀释成20％含固进行混凝土试验，混凝土配合比为闽福水泥360kg/m3，砂790kg/m3，石1060kg/m3。
表2混凝土实验结果
由上述测试结果，可以看出：与实施例相比，对比例1和对比例2分别未加入功能单体和羟乙基丙烯酰胺磷酸酯，则初始分散效果和保坍性能均变差；对比例3为减水型聚羧酸减水剂，可看出初始减水率大，但损失相对较快；对比例4为聚羧酸保坍剂，无初始减水效果，但保坍性能明显好于对比例3，与实施例比略差；还可以看出实施例的抗压强度明显高于对比例，表明实施例中的功能单体和羟乙基丙烯酰胺磷酸酯具有一定程度的增强效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：由不饱和羧酸、功能单体、羟乙基丙烯酰胺磷酸酯和不饱和聚醚大单体在引发剂作用下进行聚合反应制得；
其中，不饱和聚醚大单体、所述功能单体、所述不饱和羧酸和羟乙基丙烯酰胺磷酸酯的质量比范围是180：(1～5)：(8～15)：(8～15)；
所述功能单体是2-氨基-1-苯酚-4-甲基磺酰胺和不饱和酸的酰化产物；
所述不饱和聚醚大单体为异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚或异丁烯醇聚氧乙烯醚，分子量为2400～3000。
2.根据权利要求1所述的具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将不饱和聚醚大单体和功能单体溶于水溶剂中形成溶液；
向上述溶液中，加入引发剂，再滴加不饱和羧酸和羟乙基丙烯酰胺磷酸酯溶液，发生自由基共聚反应，即制得所述聚羧酸减水剂。
3.根据权利要求1所述的具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：
所述功能单体的制备方法为：将2-氨基-1-苯酚-4-甲基磺酰胺、不饱和酸和对苯二酚阻聚剂加入反应容器混合，在保护氮气保护下，加入苯磺酸作为催化剂，并调节温度至90～100℃进行反应3～4h，反应结束后降至室温，得酰化产物即为所述功能单体。
4.根据权利要求3所述的具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述不饱和酸、2-氨基-1-苯酚-4-甲基磺酰胺的摩尔比为0.5～1.0:1。
5.根据权利要求3所述的具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂和对苯二酚阻聚剂的用量分别为不饱和酸、2-氨基-1-苯酚-4-甲基磺酰胺总质量的0.1%～2%和0.2～2%。
6.根据权利要求3所述的具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。
7.根据权利要求1所述的具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：
所述引发剂为复合氧化还原引发体系，为过硫酸铵-次磷酸钠-亚硫酸铁-抗坏血酸体系。
8.根据权利要求7所述的具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述过硫酸铵用量为所述不饱和聚醚大单体总质量的0.02%～2.0%；所述亚硫酸铁用量为所述不饱和聚醚大单体总质量的0.001%～0.05%；亚硫酸铁用量为所述不饱和聚醚大单体总质量的0.01%～0.5%；所述次磷酸钠用量为不饱和聚醚大单体总质量的0.5%～5%，所述抗坏血酸用量为不饱和聚醚大单体总质量的0.05%～2%。
9.根据权利要求2所述的具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：加入引发剂后，继续保温一段时间；混合液滴加时间控制在0.5～2h，共聚反应的温度为常温；共聚反应结束后，采用碱性物质调节反应产物的pH值至6～7。
10.一种具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂，其特征在于：根据权利要求1-9任一项所述具有高减水率的缓释型聚羧酸减水剂的制备方法所制备得到。
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