CN102627425A

CN102627425A - 一种聚羧酸减水剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102627425A
Application number: CN2012101183585A
Authority: CN
Inventors: 白星利
Original assignee: Wuhan Han Xingsheng Building Material Co Ltd
Current assignee: Wuhan Han Xingsheng Building Material Co Ltd
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2012-08-08

Abstract

本发明涉及一种聚羧酸减水剂及其制备方法，其产品的化学结构式为

Description

一种聚羧酸减水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土减水剂领域，特别涉及一种聚羧酸减水剂及其制备方法。

技术背景

目前，中国正处于高速建设时期，每年几万亿的投入，大量的基础设施建设陆续开工，如城市地铁、高速铁路、高速公路、大型水利等，对混凝土的需求量逐年增加，按2010年水泥产量(18.5亿吨)估计，混凝土年产量已经达到50亿立方，市场空间巨大。发达国家掺外加剂的混凝土约占混凝土总量的6080％，而国内掺外加剂的混凝土约占混凝土总量的4050％，我国差距还较大，市场有大幅度提升的空间。和发达国家相比，目前我国预拌混凝土发展程度还很低，随着“禁止现拌，支持预拌”的政策不断推广趋严以及“十二五”规划方向的确定，我们认为未来5年预拌混凝土将得到持续快速的发展，这将给高性能减水剂带来发展大机会。

聚羧酸减水剂以其高减水率、低坍落度损失等优良性能已经成为混凝土高性能化的关键材料，是未来高性能减水剂发展的主要方向。国内在聚羧酸减水剂及相关领域研究取得了较大的进展。

专利200710173493.9介绍了一步法合成聚羧酸减水剂，利用两种单体在水溶液中聚合得到高分子共聚物，该减水剂具有良好的分散性和分散保持性。但该体系分子结构简单，分子结构设计可调节度差，聚羧酸减水剂适应性差。

专利200610074224.2介绍了一种聚羧酸减水剂的合成方法，在水溶液中，采用一定浓度的聚氧烷烯不饱和酸酯单体溶液和不饱和酸及衍生物，在引发剂的作用下聚合得到高分子共聚物，生产工艺简单，产品具有低掺量高减水剂的特点。但该专利仅提供了一种合成方法，并未对分子结构的特殊性进行说明，体系复杂，同时没有提及各种体系合成的差异性。

专利CN99127479.2介绍了日本触媒聚羧酸减水剂及其制备方法，该方法是：反应器中加入马来酸配、乙基乙烯基醚和甲乙酮，加热至70℃，同时加入偶氮二异丁睛，反应6小时，反应完毕后，蒸去甲乙酮。得到乙基乙烯基醚一马来酸配共聚物聚羧酸减水剂。此方法采用的是有机溶剂为反应载体，不利于清洁生产；同时有机溶剂的处理相对来说比较复杂，也提高了制造成本。

总而言之，国内在聚羧酸减水剂合成工艺复杂，工艺条件不易控制，也有少数专利显示在合成工艺方面具有一定的独创性，但产品适应性窄，使用不稳定等问题，无法满足区域复杂材料条件下的混凝土施工要求。目前，由于适应性不良引起的混凝土质量问题却屡见不鲜，说明还没有从本质上弄清楚分子结构与性能问的关系。设计合适的分子结构、增强减水剂的适应性对于提高混凝土整体性能具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的就是针对上述背景技术存在的不足，提供一种分散性和分散保持性高，适应性强，使用敏感性低的聚羧酸系混凝土减水剂。

本发明的技术方案如下：

一、本发明产品的化学结构式为：

其中：m＝4～20，n＝2～10，k＝2～8，P＝2～15。

二、本发明产品的制备方法为：

按质量比TPEG/甲基丙烯磺酸钠/苯乙烯＝1/(0.05～0.15)/(0.05～0.15)称取底料原料并将其置入反应器中，加水溶解后，搅拌加热至50-70℃，其中TPEG为异戊烯醇封端的聚氧化乙烯基，其结构式为

步骤二：制备中间液

在50-70℃条件下，同时向上步制得的底液中滴加丙烯酸溶液，引发剂溶液，调节剂溶液；滴加完全后在50-70℃条件下保温；

其中：

丙烯酸用量为TPEG、苯乙烯、甲基丙烯酸磺酸钠总质量的7-15％；

引发剂用量为TPEG、苯乙烯、甲基丙烯酸磺酸钠总质量的0.5-1.5％；

分子量调节剂用量为TPEG、苯乙烯、甲基丙烯酸磺酸钠总质量的0.1-0.5％；

主要化学反应如下：

对上步得到的中间溶液进行PH调节，使其PH值为6～8。

作为本发明的优选措施：

本发明步骤二中

1、丙烯酸溶液的滴加时间为3-4h，引发剂溶液的滴加时间为3-5h，分子量调节剂溶液的滴加时间为3-4h；滴加完全后的保温时间为1-2h。

2、引发剂为质量比为(1∶1)～(1∶7)的过硫酸铵与过硫酸钾的混合物。

3、分子量调节剂为质量比为(1∶1)～(1∶5)的巯基乙酸与β-巯基丙酸的混合物。

本发明的技术效果体现为：

1、本发明产品的结构中的聚羧酸依靠长侧链的空间位阻效应及短侧链的静电斥力有效分散颗粒，具有极强的分散力。以此基础，主链上引入静电斥力更强的磺酸基、具有空间位阻效应的苯环基团，从而提高其分散性和分散保持性，同时增强其适应性，降低其使用敏感性。

2、本发明方法具有过程简单、工艺稳定、反应温度低等特点，其制备的产品不仅具有高减水率，而且具有较好的保坍性，可满足目前混凝土工业高流动性的要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明：

1：本发明各实施例的具体实施条件列表如下：

其中：

1，2号引发剂为过硫酸铵与过硫酸钾的混合物，其质量比为(1∶1)，调节剂为巯基乙酸与β-巯基丙酸的混合物，质量比为(1∶1)；滴加完全后保温时间为1h；

3，4号引发剂为过硫酸铵与过硫酸钾的混合物，其质量比为(1∶3)，调节剂为巯基乙酸与β-巯基丙酸的混合物，质量比为(1∶2)；滴加完全后保温时间为1.5h；

5，6，号引发剂为过硫酸铵与过硫酸钾的混合物，其质量比为(1∶4)调节剂为巯基乙酸与β-巯基丙酸的混合物，质量比为(1∶5)；滴加完全后保温时间为2h；

7，8，9号引发剂为过硫酸铵与过硫酸钾的混合物，其质量比为(1∶7)调节剂为巯基乙酸与β-巯基丙酸的混合物，质量比为(1∶4)；滴加完全后保温时间为2h。

2、本发明各实施例的具体检测效果如下：

①水泥净浆检测：

减水剂编号	初始流动性mm	1h流动性mm	2h流动性mm
				1	280	280	260
2	260	270	250
				3	250	245	230
4	265	265	265
				5	265	270	275
6	270	265	260
				7	275	270	270
8	255	255	255
				9	270	255	250

说明：水泥300g，水87g，减水剂0.6g。

②混凝土检测：

混凝土配合比

混凝土工作性及力学性能

说明：实验采用亚东P.042.5水泥。

通过以上的检测试验可知，所制备的聚羧酸减水剂具有良好的分散性和分散保持性，水泥净浆流动度1h无损失，而2h损失较小。配制的混凝土具有良好的工作性，坍落度损失小，且早期强度高，可达到设计强度的90％以上，28d强度达到设计强度要求。该减水剂具有优良的性能，可广泛应用于工民建。

值得说明的是：上述仅为本发明若干具体实施方式，应该指出对于本领域的技术人员来说，还可以做出很多变动和改进，但所有变动或改进均应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种聚羧酸减水剂，其特征在于具有如下的化学结构式：

其中：m＝4～20，n＝2～10，k＝2～8，P＝2～15。

2.一种制备权利要求1所述聚羧酸减水剂的方法，其特征在于包括有如下步骤：

步骤一：制备底液

按质量比TPEG/甲基丙烯磺酸钠/苯乙烯＝1/(0.05～0.15)/(0.05～0.15)称取底料原料并将其置入反应器中，加水溶解后，搅拌加热至50-70℃；其中TPEG为异戊烯醇封端的聚氧化乙烯基，其结构式为

步骤二：制备中间液

在50-70℃条件下，同时向上步制得的底液中滴加丙烯酸溶液，引发剂溶液，分子量调节剂溶液；滴加完全后在50-70℃条件下保温；

其中：

步骤三：制备成品溶液

将上步得到的中间溶液的PH值调节为6～8。

3.根据权利要求2所述的一种制备聚羧酸减水剂的方法，其特征在于：

1)所述步骤二中丙烯酸溶液的滴加时间为3-4h，引发剂溶液的滴加时间为3-5h，分子量调节剂溶液的滴加时间为3-4h；

2)所述步骤二中滴加完全后的保温时间为1-2h。

4.根据权利要求2所述的一种制备聚羧酸减水剂的方法，其特征在于：

所述引发剂为过硫酸铵与过硫酸钾的混合物，其两者质量比为过硫酸铵/过硫酸钾＝(1/1)～(1/7)。

5.根据权利要求2所述的一种制备聚羧酸减水剂的方法，其特征在于：

所述分子量调节剂为巯基乙酸与β-巯基丙酸的混合物，其两者质量比为巯基乙酸/β-巯基丙酸(1/1)～(1/5)。