CN108484838A - 一种超保坍型聚羧酸系高性能减水剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种超保坍型聚羧酸系高性能减水剂及其制备方法。利用酯类在碱性环境中可以发生水解的特点，在聚羧酸系减水剂分子上引入不同的酯基。以甲基烯丙基聚氧乙烯醚为大单体，以酸类、酯类为聚合小单体，引发剂和链转移剂作为反应条件，合成超保坍型聚羧酸系高性能减水剂。这种一种超保坍型聚羧酸系高性能减水剂具有保坍性能良好，合成方式与原料较为灵活，应用范围更广的特点。

Description

一种超保坍型聚羧酸系高性能减水剂及其制备方法
技术领域
本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种超保坍型聚羧酸系高性能减水剂及其制备方法。
背景技术
随着经济和科技的发展，建筑行业也随着不断发展，工程中对于混凝土的要求越来越高，对外加剂的需求也越来越大，其中减水剂已经成为现代混凝土不可或缺的一部分。作为减水剂中的第三代产品，聚羧酸系减水剂一直以掺量低、减水率高、分子可设计性良好的特点受到各类工程的青睐，目前已成为配制新一代混凝土的理想外加剂之一。但是随着聚羧酸系减水剂减水率的提高，拌合用水量越来越少，混凝土在拌制经过一段时间之后，会出现黏度较高，坍落度损失严重的现象，因此多方学者对于超保坍型聚羧酸系高性能减水剂做出了研究。
目前关于超保坍型聚羧酸系高性能减水剂的作用机理主要有四种类型：羧基保护型，交联型，溶解控制型，两性型。
羧基保护型的作用机理在于在聚羧酸系减水剂分子中引入酯基、酸酐和酰胺等反应性基团，利用它们可在混凝土碱性环境中发生水解反应而缓慢释放出功能性基团羧基的特点，不断补充由于水泥颗粒水化、吸附而减少的减水剂，从而提高了聚羧酸系减水剂的分散保持能力，即提高了减水剂的保坍能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保坍性能良好，合成方式与原料较为灵活，应用范围更广的超保坍型聚羧酸系高性能减水剂及其制备方法。
本发明提出的超保坍型聚羧酸系高性能减水剂，以甲基烯丙基聚氧乙烯醚为大单体，以酸类、酯类为聚合小单体，以氧化组分和还原组分为引发剂，以链转移剂和水作为反应原料，各组分物质的重量比为：
甲基烯丙基聚氧乙烯醚 100
酸类 3.0-7.0
酯类 15.0-22.0
还原组分 0.15-0.25
氧化组分 1.0-1.50
链转移剂 0.35-0.50
水 180-200。
各组份较佳的重量比为：
甲基烯丙基聚氧乙烯醚 100
酸类 3.4-3.7
酯类 20.2-20.8
还原组分 0.18-0.20
氧化组分 1.22-1.30
链转移剂 0.43-0.46
水 180-190。
本发明中，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚为分子量为600到4000中任一种。
本发明中，所述酸类为丙烯酸。
本发明中，所述酯类为丙烯酸甲酯或丙烯酸羟丙酯中任一种。
本发明中，所述还原组分为维生素C，所述氧化组分为过氧化氢。
本发明中，所述链转移剂为巯基乙酸或巯基丙酸中任一种。
本发明提出的保坍型聚羧酸系减水剂的制备方法，具体步骤如下：
(1) 将甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶于水中；
(2) 在还原组分、氧化组分和链转移剂存在情况下，向步骤（1）所得产物中滴加酸类、酯类的混合液，发生自由基共聚反应，即得所需产品。
本发明的共聚反应中，大单体甲基烯丙基聚氧乙烯醚采用一次性加入的方式，氧化组分在聚合前采用一次性加入的方式，还原组分和链转移剂和水组成溶液混合物，酸类、酯类和水组成单体溶液混合物，搅拌均匀后，采用匀速滴加的方式投料。
本发明中，步骤（2）中共聚反应温度为40-50℃，酸类、酯类和水组成的单体溶液混合物滴加时间为2-4小时，还原组分和链转移剂组成的溶液混合物较酸类、酯类和水组成的单体溶液混合物滴加时间延长0.5小时，并且滴加完成后保温1-2小时以提高转化率。
本发明的有益效果在于：本发明选用了羧基保护型作为合成的应用机理，在合成中使用酯类引入酯基，使得成品具有良好的保坍性能，同时在合成上具有一定的灵活性，能适应更广的应用范围。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1，一种超保坍型聚羧酸系减水剂，其重量比为：甲基烯丙基聚氧乙烯醚100，丙烯酸3.60，丙烯酸羟丙酯20.58，维生素C0.18，过氧化氢1.22，巯基乙酸0.43，水183。反应温度45℃，酸类、酯类和水组成的单体溶液混合物滴加时间3小时，保温时间1.5小时，配制成固含量40%的聚羧酸系减水剂，所得产品记为A。混凝土试验结果如表1。
实施例2，一种超保坍型聚羧酸系减水剂，其重量比为：甲基烯丙基聚氧乙烯醚100，丙烯酸7.0，丙烯酸甲酯15.0，维生素C0.15，过氧化氢1.0，巯基乙酸0.50，水180。反应温度40℃，酸类、酯类和水组成的单体溶液混合物滴加时间2小时，保温时间1小时，配制成固含量40%的聚羧酸系减水剂，所得产品记为B。混凝土试验结果如表1。
实施例3，一种超保坍型聚羧酸系减水剂，其重量比为：甲基烯丙基聚氧乙烯醚100，丙烯酸3.0，丙烯酸羟丙酯22.0，维生素C0.25，过氧化氢1.50，巯基丙酸0.35，水200。反应温度50℃，酸类、酯类和水组成的单体溶液混合物滴加时间4小时，保温时间2小时，配制成固含量38.5%的聚羧酸系减水剂，所得产品记为C。混凝土实验结果如表1.
实施例4，一种超保坍型聚羧酸系减水剂，其重量比为：甲基烯丙基聚氧乙烯醚100，丙烯酸4.80，丙烯酸羟丙酯18.20，维生素C0.18，过氧化氢1.22，巯基乙酸0.43，水183。反应温度45℃，酸类、酯类和水组成的单体溶液混合物滴加时间3小时，保温时间1小时，配制成固含量40%的聚羧酸系减水剂，所得产品记为D。混凝土实验结果如表1。
表1 混凝土实验结果

Claims (7)

1.一种超保坍型聚羧酸系高性能减水剂，其特征在于加入酯类进行聚羧酸系减水剂合成，以甲基烯丙基聚氧乙烯醚为大单体，以酸类、酯类为合成原料，以氧化组分和还原组分为引发剂，以链转移剂和水为反应原料，各组分物质的重量比为：
甲基烯丙基聚氧乙烯醚 100
酸类 3.0-7.0
酯类 15.0-22.0
还原组分 0.15-0.25
氧化组分 1.0-1.50
链转移剂 0.35-0.50
水 180-200。
2.根据权利要求1所述的一种超保坍型聚羧酸系高性能减水剂，其特征在于甲基烯丙基聚氧乙烯醚为分子量为600-4000的甲基烯丙基聚氧乙烯醚。
3.根据权利要求1所述的一种超保坍型聚羧酸系高性能减水剂，其特征在于酸类为丙烯酸。
4.根据权利要求1所述的一种超保坍型聚羧酸系高性能减水剂，其特征在于酯类为丙烯酸甲酯或丙烯酸羟丙酯中任一种。
5.根据权利要求1所述的一种超保坍型聚羧酸系高性能减水剂，其特征在于还原组分为维生素C，氧化组分为过氧化氢。
6.一种如权利要求1所述的一种超保坍型聚羧酸系高性能减水剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)将甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶于水中；
(2)在还原组分、氧化组分和链转移剂存在情况下，向步骤（1）所得产物中滴加酸类、酯类的混合液，发生自由基共聚反应，即得所需产品。
7.根据权利要求6所述的一种超保坍型聚羧酸系高性能减水剂的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述共聚反应温度为40-50℃，酸类、酯类和水组成的单体溶液混合物滴加时间为2-4小时，还原组分和链转移剂组成的溶液混合物较酸类、酯类和水组成的单体溶液混合物滴加时间延长0.5小时，并且滴加完成后保温1-2小时。
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