CN115849760A - 一种早强型聚羧酸减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种早强型聚羧酸减水剂及其制备方法，包括以下原料：早强功能单体、醚类大单体、磺酸功能单体、不饱和酸，所述早强功能单体、醚类大单体、磺酸功能单体、不饱和酸的质量比为(5‑20):(100‑300):(1‑5):(10‑30)；所述早强功能单体的结构式如下：

R₁、R₂为H或CH₃；n为1‑10的整数。本发明制备得到的早强型聚羧酸减水剂在提供早强功能的同时，可以兼顾初始减水率与坍落度保持性。同时，通过引入醚类大单体，使减水剂分子链引入较长侧链，使制备的早强型聚羧酸减水剂具有长短侧链交替的梳状结构，使其在具有早强效果的同时，还具备较高的减水率。

Description

一种早强型聚羧酸减水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及外加剂领域，特别涉及一种早强型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

混凝土预制构件具有绿色化施工、建筑质量超前控制、标准化生产等优点，是实现建筑工业化的重要途径之一。特别是随着住宅产业化和基础建设的迅速发展，对预制构件的需求量越来越大，而与之配套的早强技术则是预制构件混凝土进步的关键基础和推动力量之一。早强型聚羧酸减水剂具有掺量小、减水率高、能提高混凝土早期强度等优点，是目前研究的热点。特别是，对混凝土的早期强度高、流动性好和高耐久性协调发展也提出了更高的要求。

因此，整个行业中亟需开发出更多的早强型聚羧酸减水剂，能够提高混凝土的早期强度，且不影响混凝土后期强度的早强型减水剂，对快速修复、预制构件、低温施工等不同工程，具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术，本发明开发了一种早强型聚羧酸减水剂及其制备方法，其制备得到的聚羧酸减水剂在提供早强功能的同时，可以兼顾初始减水率与坍落度保持性。

基于此，本发明提供了一种早强型聚羧酸减水剂，包括以下原料：早强功能单体、醚类大单体、磺酸功能单体、不饱和酸，所述早强功能单体、醚类大单体、磺酸功能单体、不饱和酸的质量比为(5-20):(100-300):(1-5):(10-30)；

所述早强功能单体的结构式如下：

R₁、R₂为H或CH₃；n为1-10的整数。

进一步地，所述早强功能单体由羟基烷基丙烯酰苯胺和聚乙二醇酸酯化制备而成，且摩尔比n_{(羟基烷基丙烯酰苯胺)}:n_{(聚乙二醇酸)}＝(1.05-1.1):1；所述羟基烷基丙烯酰苯胺为4-羟基-2-甲基丙烯酰苯胺或N-对羟苯基丙烯酰胺。

进一步地，所述醚类大单体为甲基烯丙基聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧乙烯醚中的至少一种；所述醚类大单体的分子量为4000-6000。

进一步地，所述磺酸功能单体为乙烯基磺酸钠、对氨基苯磺酸、苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、3-丙-2-烯酰氧基丙烷-1-磺酸钾中的至少一种。

进一步地，所述不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、衣康酸中的至少一种。

进一步地，所述早强型聚羧酸减水剂的原料，还包括链转移剂、还原剂和氧化剂。

进一步地，所述链转移剂为硫基乙酸、硫基乙醇中的至少一种。

进一步地，所述还原剂为维生素C、硫酸亚铁、焦亚硫酸钠中的至少一种。

进一步地，所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的至少一种。

本发明的第二目的是提供一种制备上述早强型聚羧酸减水剂的方法，至少包括以下步骤，

取早强功能单体、醚类大单体、氧化剂加入水中，搅拌溶解，加入碱液调整溶液pH值至8-9，制得混合溶液A；在常温条件下，向混合溶液A中分别同时加入链转移剂、还原剂、不饱和酸、磺酸功能单体，投料2-3h，之后保温1-2h，保温结束后加碱液调节pH至6-8后，加水调整溶液的固含量至50％，即得所述聚羧酸减水剂。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过将早强功能单体引入聚羧酸减水剂的分子链中，即在减水剂分子链上引入憎水性强的刚性苯环、酰胺、酯基，在提供早强功能的同时，可以改变聚羧酸分子的HLB值，兼顾了初始减水率与坍落度保持性。

2、本发明引入了磺酸功能单体，引入的磺酸基在碱性条件下水解后可得到均匀分布的多胺基团，能够促进水化产物的形成，提高混凝土的早期强度。

3、本发明通过醚类大单体，使减水剂分子链引入较长侧链，使制备的早强型聚羧酸减水剂具有长短侧链交替的梳状结构，使其在具有早强效果的同时，还具备较高的减水率。

4、本发明制备早强型聚羧酸减水剂的方法简单、产品结构稳定、产品性能优异。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。

另外，全文中的“和/或”包括三个方案，以A和/或B为例，包括A技术方案、B技术方案，以及A和B同时满足的技术方案；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1

取早强功能单体、醚类大单体、氧化剂加入水中，搅拌溶解，加入碱液调整溶液pH值至9，制得混合溶液A；在常温条件下，向混合溶液A中分别同时加入链转移剂、还原剂、不饱和酸、磺酸功能单体，投料2h，之后保温1h，保温结束后加碱液调节pH至8后，加水调整溶液的固含量至50％，即得所述聚羧酸减水剂。其中，早强功能单体是由羟基烷基丙烯酰苯胺和聚乙二醇酸酯化制备而成。

其中，早强功能单体是由羟基烷基丙烯酰苯胺和聚乙二醇酸酯化制备而成。

以质量份数计，各物质的用量如表1、2所示。

同时，实施例2-4的各组分物质以及用量如表1、2所示，制备方法与实施例1相同。

表1

表2

	羟基烷基丙烯酰苯胺	甲氧基聚乙二醇酸
			A1	4-羟基-2-甲基丙烯酰苯胺	n＝2
A2	4-羟基-2-甲基丙烯酰苯胺	n＝7
			A3	N-对羟苯基丙烯酰胺	n＝4
A4	N-对羟苯基丙烯酰胺	n＝9

对比例1所用减水剂为科之杰新材料集团有限公司生产的Point-400S聚羧酸系高性能减水剂。

对比例2与实施例2的区别在于，不加入A2。

对比例3与实施例3的区别在于，不加入苯乙烯磺酸钠。

混凝土性能测试

按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行抗压强度测定，混凝土配合比为：水泥380kg/m³、粉煤灰80kg/m³、矿粉50kg/m³、砂750kg/m³、石头980kg/m³、水160kg/m³。

实验结果如表3所示。

表3

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以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种早强型聚羧酸减水剂，其特征在于，包括以下原料：早强功能单体、醚类大单体、磺酸功能单体、不饱和酸，所述早强功能单体、醚类大单体、磺酸功能单体、不饱和酸的质量比为(5-20):(100-300):(1-5):(10-30)；

所述早强功能单体的结构式如下：

R₁、R₂为H或CH₃；n为1-10的整数。

2.根据权利要求1所述的一种早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述早强功能单体由羟基烷基丙烯酰苯胺和聚乙二醇酸酯化制备而成，且摩尔比n_{(羟基烷基丙烯酰苯胺)}:n_{(聚乙二醇酸)}＝(1.05-1.1):1；所述羟基烷基丙烯酰苯胺为4-羟基-2-甲基丙烯酰苯胺或N-对羟苯基丙烯酰胺。

3.根据权利要求1所述的一种早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述醚类大单体为甲基烯丙基聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧乙烯醚中的至少一种；所述醚类大单体的分子量为4000-6000。

4.根据权利要求1所述的一种早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述磺酸功能单体为乙烯基磺酸钠、对氨基苯磺酸、苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、3-丙-2-烯酰氧基丙烷-1-磺酸钾中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、衣康酸中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述早强型聚羧酸减水剂的原料，还包括链转移剂、还原剂和氧化剂。

7.根据权利要求6所述的一种早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述链转移剂为硫基乙酸、硫基乙醇中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的一种早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述还原剂为维生素C、硫酸亚铁、焦亚硫酸钠中的至少一种。

9.根据权利要求6所述的一种早强型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的至少一种。

10.制备如权利要求1-9任一项所述早强型聚羧酸减水剂的方法，其特征在于：至少包括以下步骤，

取早强功能单体、醚类大单体、氧化剂加入水中，搅拌溶解，加入碱液调整溶液pH值至8-9，制得混合溶液A；在常温条件下，向混合溶液A中分别同时加入链转移剂、还原剂、不饱和酸、磺酸功能单体，投料2-3h，之后保温1-2h，保温结束后加碱液调节pH至6-8后，加水调整溶液的固含量至50％，即得所述聚羧酸减水剂。