CN115028778A - 一种聚羧酸减水剂及其制备方法 - Google Patents

一种聚羧酸减水剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚羧酸减水剂及其制备方法；一种聚羧酸减水剂包括以下重量份数的原料：聚醚大单体180‑240份、甲基丙烯磺酸钠4‑10份、烯丙基磺酸钠8‑12份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵6‑10份、丙烯酸羟基酯5‑12份、壳聚糖季铵盐3‑6份、引发剂0.5‑1.2份、木质素25‑45份、链转移剂0.3‑0.7份、不饱和酸11‑16份、去离子水500‑700份、维生素C 0.2‑0.4份、液碱6‑8份；本发明通过加入了甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵在水中电离出的阳离子，提高反应活性，从而降低了生产能耗；另外采用壳聚糖季铵盐和木质素对聚羧酸减水剂进行改性，降低了产品毒性和对生产条件的要求，更加环保，大幅提高了产品的抑菌性。

Description

一种聚羧酸减水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体为一种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。但是随着现代工程中对混凝土性能要求的提高，单纯的高减水率已经无法满足工程对聚羧酸系减水剂性能的要求。目前在商品混凝土的应用过程中，面临最普遍最主要的问题之一即为混凝土坍落度损失问题，混凝土在泵送过程中，特别是在炎热的夏季，坍落度损失快的问题更加突出，坍落度损失过快会导致无法卸料、泵压太高甚至堵泵的危害，造成原材料料浪费、影响混凝土质量、影响工期的后果；另外聚羧酸减水剂采用的原料具有一定毒性，在反应后的部分残留对人体和环境具有一定危害。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚羧酸减水剂及其制备方法，解决了坍落度保持时间不够长的问题，同时降低了减水剂的毒性。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将0.2-0.4份维生素C和0.3-0.7份链转移剂与100-140份去离子水混合搅拌，泵入滴定罐A备用，作为A料；
S2、将11-16份不饱和酸和3-8份丙烯酸羟基酯与8-11份去离子水混合搅拌，泵入滴定罐B备用，作为B料；
S3、将0.5-1.2份引发剂与3-6份壳聚糖季铵盐与20-29份去离子水混合搅拌备用，作为C料；
S4、将25-45份木质素和6-10份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与120-180份去离子水混合搅拌备用，作为D料；
S5、往反应釜内加入168-235份去离子水，再将180-240份的聚醚大单体、2-4份丙烯酸羟基酯、4-10份甲基丙烯磺酸钠和8-12份烯丙基磺酸钠加入反应釜内混合搅拌，由室温升至50-62℃，加入C料，搅拌5-10min后滴加A料和B料，边滴加边搅拌，滴定完后加入D料搅拌，再继续保温反应1-2h；
S6、将S5中得到的聚合物降温至50℃以下，边搅拌边加入6-8份液碱，调节PH值6-7，反应完成，继续加入适量份去离子水，得到含固量为40％的聚醚类聚羧酸系减水剂成品。
优选的，在步骤S5中A料滴加时间为2.8-3.2h，B料滴加时间为3.3-3.7h。
优选的，所述聚醚大单体为烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚的一种或几种。
优选的，所述不饱和酸为丙烯酸、富马酸、马来酸、马来酸酐中的一种或几种的混合物。进一步优选的，不饱和酸为丙烯酸。
优选的，所述链转移剂为巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇中的一种或几种的混合物。进一步优选的，链转移剂为巯基乙酸。
优选的，所述引发剂为双氧水、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种。
优选的，在步骤S5中加入D料后的保温温度为58-62℃。
根据上述任一项所述的一种聚羧酸减水剂的制备方法制备的聚羧酸减水剂，聚羧酸减水剂包括以下重量份数的原料：聚醚大单体180-240份、甲基丙烯磺酸钠4-10份、烯丙基磺酸钠8-12份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵6-10份、丙烯酸羟基酯5-12份、壳聚糖季铵盐3-6份、引发剂0.5-1.2份、木质素25-45份、链转移剂0.3-0.7份、不饱和酸11-16份、去离子水500-700份、维生素C 0.2-0.4份、液碱6-8份。
(三)有益效果
本发明提供了一种聚羧酸减水剂及其制备方法，具备以下有益效果：
通过不饱和酸提供羧基基团，与混凝土中的水泥发生吸附作用，从而提高改性聚羧酸减水剂在水泥中的分散性能，丙烯酸羟基酯在碱性条件下水解生成羧基，继续发生吸附作用，从而达到保坍作用；通过加入了甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵在水中电离出的阳离子，提高反应活性，从而降低了生产能耗；另外采用壳聚糖季铵盐和木质素对聚羧酸减水剂进行改性，降低了产品毒性和对生产条件的要求，更加环保，大幅提高了产品的抑菌性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例一：
S1、将0.2份维生素C和0.3份巯基乙酸与100份去离子水混合搅拌，泵入滴定罐A备用，作为A料；
S2、将11份丙烯酸和3份丙烯酸羟基酯与8份去离子水混合搅拌，泵入滴定罐B备用，作为B料；
S3、将0.5份双氧水与3份壳聚糖季铵盐与20份去离子水混合搅拌备用，作为C料；
S4、将25份木质素和6份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与120份去离子水混合搅拌备用，作为D料；
S5、往反应釜内加入168份去离子水，再将180份的聚醚大单体、2份丙烯酸羟基酯、4份甲基丙烯磺酸钠和8份烯丙基磺酸钠加入反应釜内混合搅拌，由室温升至50℃，加入C料，搅拌5-10min后滴加A料和B料，A料滴加时间为2.8h，B料滴加时间为3.3h，边滴加边搅拌，滴定完后加入D料搅拌，再继续保温反应1h；
S6、将S5中得到的聚合物降温至50℃以下，边搅拌边加入6份液碱，调节PH值6，反应完成，继续加入适量份去离子水，得到含固量为40％的聚醚类聚羧酸系减水剂成品。
实施例二：
S1、将0.3份维生素C和0.5份巯基乙酸与120份去离子水混合搅拌，泵入滴定罐A备用，作为A料；
S2、将14份丙烯酸和5份丙烯酸羟基酯与9.5份去离子水混合搅拌，泵入滴定罐B备用，作为B料；
S3、将0.8份双氧水与4.5份壳聚糖季铵盐与25份去离子水混合搅拌备用，作为C料；
S4、将35份木质素和8份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与150份去离子水混合搅拌备用，作为D料；
S5、往反应釜内加入197份去离子水，再将210份的聚醚大单体、3份丙烯酸羟基酯、7份甲基丙烯磺酸钠和10份烯丙基磺酸钠加入反应釜内混合搅拌，由室温升至56℃，加入C料，搅拌5-10min后滴加A料和B料，A料滴加时间为3h，B料滴加时间为3.5h，边滴加边搅拌，滴定完后加入D料搅拌，再继续保温反应1.5h；
S6、将S5中得到的聚合物降温至50℃以下，边搅拌边加入7份液碱，调节PH值6.5，反应完成，继续加入适量份去离子水，得到含固量为40％的聚醚类聚羧酸系减水剂成品。
实施例三：
S1、将0.4份维生素C和0.7份巯基乙酸与140份去离子水混合搅拌，泵入滴定罐A备用，作为A料；
S2、将16份丙烯酸和8份丙烯酸羟基酯与11份去离子水混合搅拌，泵入滴定罐B备用，作为B料；
S3、将1.2份双氧水与6份壳聚糖季铵盐与29份去离子水混合搅拌备用，作为C料；
S4、将45份木质素和10份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与180份去离子水混合搅拌备用，作为D料；
S5、往反应釜内加入235份去离子水，再将240份的聚醚大单体、4份丙烯酸羟基酯、10份甲基丙烯磺酸钠和12份烯丙基磺酸钠加入反应釜内混合搅拌，由室温升至62℃，加入C料，搅拌5-10min后滴加A料和B料，A料滴加时间为3.2h，B料滴加时间为3.7h，边滴加边搅拌，滴定完后加入D料搅拌，再继续保温反应1.5h；
S6、将S5中得到的聚合物降温至50℃以下，边搅拌边加入8份液碱，调节PH值7，反应完成，继续加入适量份去离子水，得到含固量为40％的聚醚类聚羧酸系减水剂成品。
对比例1
本对比例与实施例2的制备方法基本相同，不同之处在于：在制备D料过程中甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的使用量减少一半。
对比例2
本对比例与实施例2的制备方法基本相同，不同之处在于：在制备D料过程中不加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
对比例3
本对比例与实施例2的制备方法基本相同，不同之处在于：在制备C料过程中，壳聚糖季铵盐的使用量减少一半；在制备D料过程中木质素的使用量减少一半。
对比例4
本对比例与实施例2的制备方法基本相同，不同之处在于：在制备C料过程中，不使用壳聚糖季铵盐；在制备D料过程中不使用木质素。
性能测试
为了测试各个实施例和对比例制备的改性聚羧酸减水剂的性能，参考GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》对其分散性能进行评价，水泥为P.O 42.5R海螺水泥，其中水泥掺量为300g，水掺量为87g，聚羧酸减水剂掺量为1.2g，市售减水剂为山东万山化工有限公司生产规格为FDN-C的高效减水剂。
抑菌实验方法：取实施例一至三和对比例1-4制备的聚羧酸减水剂0.3g、20mL生理盐水溶液、2mLLB液体培养基加入100mL的锥形瓶中，高压灭菌后加入1mL培养好的金黄色葡萄球菌液，置摇床(35℃,120rpm)震荡培养6h。用移液枪从锥形瓶中移取0.5mL菌液做涂布平板，每个稀释度涂三个培养皿，于35℃培养箱培养24h，观察细菌生长情况，计算每个平板上菌落数，取其平均值，计算抑菌率测得的实验结果如表1所示。
表1净浆流动性与抑菌性能测试结果
Figure BDA0003639472610000061
Figure BDA0003639472610000071
从表格中的测试结果可以看出，采用本发明的制备方法制备聚羧酸减水剂的流动性明显优于一般的市售聚羧酸减水剂，对比例中改变制备方法后制备的聚羧酸减水剂的流动性也明显不如实施例；同时本发明实施例一至三的减水剂抑菌效果明显好于市售产品。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将0.2-0.4份维生素C和0.3-0.7份链转移剂与100-140份去离子水混合搅拌，泵入滴定罐A备用，作为A料；
S2、将11-16份不饱和酸和3-8份丙烯酸羟基酯与8-11份去离子水混合搅拌，泵入滴定罐B备用，作为B料；
S3、将0.5-1.2份引发剂与3-6份壳聚糖季铵盐与20-29份去离子水混合搅拌备用，作为C料；
S4、将25-45份木质素和6-10份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与120-180份去离子水混合搅拌备用，作为D料；
S5、往反应釜内加入168-235份去离子水，再将180-240份的聚醚大单体、2-4份丙烯酸羟基酯、4-10份甲基丙烯磺酸钠和8-12份烯丙基磺酸钠加入反应釜内混合搅拌，由室温升至50-62℃，加入C料，搅拌5-10min后滴加A料和B料，边滴加边搅拌，滴定完后加入D料搅拌，再继续保温反应1-2h；
S6、将S5中得到的聚合物降温至50℃以下，边搅拌边加入6-8份液碱，调节PH值6-7，反应完成，继续加入适量份去离子水，得到含固量为40％的聚醚类聚羧酸系减水剂成品。
2.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：在步骤S5中A料滴加时间为2.8-3.2h，B料滴加时间为3.3-3.7h。
3.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述聚醚大单体为烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种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、富马酸、马来酸、马来酸酐中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述链转移剂为巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述引发剂为双氧水、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：在步骤S5中加入D料后的保温温度为58-62℃。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种聚羧酸减水剂的制备方法制备的聚羧酸减水剂，其特征在于：所述聚羧酸减水剂包括以下重量份数的原料：聚醚大单体180-240份、甲基丙烯磺酸钠4-10份、烯丙基磺酸钠8-12份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵6-10份、丙烯酸羟基酯5-12份、壳聚糖季铵盐3-6份、引发剂0.5-1.2份、木质素25-45份、链转移剂0.3-0.7份、不饱和酸11-16份、去离子水500-700份、维生素C 0.2-0.4份、液碱6-8份。
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