CN109593166A - 一种抗泥聚羧酸减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗泥聚羧酸减水剂，制备其的原料包括以下按重量份计的成分：聚醚大单体、不饱和酸、功能单体、引发剂以及链转移剂。本发明与传统的相比，能够在保证减水率的同时，降低粘土对聚羧酸离子的吸附，同时还能够改善混凝土的和易性能，对混凝土原材料中的泥土含量敏感度低，具有更好的适应性及抗泥土吸附能力，而且不会损害砂的良好级配，并且保留了混凝土的原始性能，可以使混凝土保持较好的减水分散能力、较小的坍落度损失，其制备方法简便易行，制造成本低，利于推广应用。

Description

一种抗泥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领域，具体涉及一种抗泥聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

近年来，由于国内基础设施建设迅速发展，不但对建筑类混凝土的需求量越来越大，还对混凝土的各项性能提出越来越高的要求，相应的也对混凝土中必须添加的外加剂性能有了更高的要求。

随着我国建筑行业的高速发展，在新的环保形势下，优质的砂石资源逐变得稀缺，各地的砂石资源趋于劣化，含泥量偏高。

聚羧酸减水剂作为混凝土外加剂中的一种，因其掺量低、减水率高、混凝土收缩率低、绿色环保等优点而被广泛应用，不足之处在于，其与萘系、脂肪族等二代减水剂相比，聚羧酸系减水剂对骨料中的粘土更为敏感，主要表现为当含泥量大时，聚羧酸系减水剂的分散能力严重下降、坍损较快，导致硬化混凝土强度降低、容易出现裂纹等问题。这是由于混凝土地材中的粘土具有强的吸附能力，能够首先吸附减水剂分子，这阻碍了聚羧酸减水剂和水泥结合，减低了聚羧酸减水剂的有效利用率。

目前市场上通常采用超掺量的方法来应对高含泥量的砂石材料，但这会大幅提高单方混凝土外加剂的成本，而且外加剂掺入量过大会严重影响混凝土的后期强度，还可能会造成混凝土凝结时间过长。

为了改善聚羧酸减水剂抗泥性能，传统多通过研发一种小分子阳离子牺牲剂，让它优先吸附在粘土矿物颗粒上，以减少粘土颗粒对聚羧酸减水剂的吸附，采用牺牲剂的方法较为简单有效，其中多以季铵盐为主。使用时，牺牲剂替代聚羧酸减水剂优先被粘土吸附，以降低聚羧酸减水剂的损失，但由于原料价格成本偏高，生产工艺不易控制，限制了该方法的应用推广。因此，有必要对上述的不足加以改进。

发明内容

为克服现有技术存在的上述不足，发明人对聚羧酸减水剂重新进行分子设计，以减少粘土矿物对它的吸附，并提出了一种抗泥性高、利于推广应用的聚羧酸减水剂。本发明通过以下技术方案实现：一种抗泥聚羧酸减水剂，制备其的原料包括以下按重量份计的成分：

优选的，所述聚醚大单体包括异戊烯基聚氧乙烯醚和/或甲基烯丙基聚氧乙烯醚。

优选的，所述不饱和酸包括丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸酐中的一种或几种。

优选的，所述功能单体为具有酰胺官能团和膦酸官能团的高分子有机物。引入的官能团对水泥颗粒水化后表面暴露的钙离子等有强烈的吸附定位作用，这能够强化其在水泥表面的定向吸附，起到降低粘土对聚羧酸减水剂的吸附作用，利于粘土在混凝土中的分散和稳定，有利于确保混凝土硬化后的强度。

优选的，所述引发剂包括抗坏血酸、吊白块、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠和高锰酸钾中的一种或几种。具体实施时，引发剂可与双氧水配合使用。

优选的，所述链转移剂包括巯基乙酸、巯基丙酸、甲基烯丙基磺酸钠或巯基乙醇。

优选的，所述高分子有机物包括封端酰胺膦酸酯、甲基丙烯酰氧乙基膦酸酯、烷基丙烯酸酯膦酸酯和乙二醇甲基丙烯酸酯膦酸酯中的一种或几种。具体实施时，功能单体优选以具有酰胺及膦酸官能团的封端酰胺膦酸酯为主，以甲基丙烯酰氧乙基膦酸酯、烷基丙烯酸酯膦酸酯、乙二醇甲基丙烯酸酯膦酸酯为辅，采用以封端酰胺膦酸酯为主，配合后面三种辅料中的一种或几种混合液。

本发明与传统的相比，能够在保证减水率的同时，降低粘土对聚羧酸离子的吸附，同时还能够改善混凝土的和易性能，对混凝土原材料中的泥土含量敏感度低，具有更好的适应性及抗泥土吸附能力，而且不会损害砂的良好级配，并且保留了混凝土的原始性能，可以使混凝土保持较好的减水分散能力、较小的坍落度损失，其制备方法简便易行，制造成本低，更利于推广应用。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的描述：

实施例1

预先选取以下组分：大单体异戊烯基聚氧乙烯醚200g、链转移剂巯基乙酸0.9g、丙烯酸18g、功能单体封端酰胺膦酸酯3.0g、引发剂吊白块0.24g、双氧水0.90g。

制备过程如下：

(1)大单体异戊烯基聚氧乙烯醚溶于水得到水溶液A，链转移剂巯基乙酸溶于水制备得到水溶液B，剩余不饱和酸丙烯酸和功能单体溶于水得到水溶液C；引发2剂吊白块溶于水制备得到水溶液D；

(2)在配有搅拌器、温度计、滴加装置的四口烧瓶中加入水溶液A，并加入引发剂双氧水和部分丙烯酸，搅拌升温至反应温度45℃后，同时向四口烧瓶中滴加水溶液B、水溶液C和水溶液D，滴加时间分别为180min、185min和190min，滴加结束后保温1h；

(3)自然降温，加入中和剂液碱调节溶液至pH为5，得到聚羧酸减水剂。

为检验实施例1产品抗泥效果，对实施例1减水剂和普通减水剂(河南科之杰新材料有限公司生产)进行水泥净浆流动度和混凝土试验对比，水泥净浆流动度测试按照国标GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行，泥土按照内掺法取代相应质量的水泥掺加。混凝土性能检测按照国标GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行，泥土按照内掺法取代相应质量的砂(水洗后砂含泥量为0)掺加。水泥净浆流动度测试的具体数据如表1。

表1：减水剂水泥净浆流动度测试

从表1可见，在不加泥土的情况下，实施例1和普通的减水剂分散能力相当；随着泥土含量的增加，两种减水剂的分散能力降低，但在泥土含量相同时，实施例1的分散效果和流动度保持能力明显优于普通减水剂，尤其是当泥土含量为8％时，普通减水剂的40min后净浆流动度已经没有了，但实施例1的净浆流动度还有181mm。

对实施例1的减水剂进行混凝土测试，具体对比数据如表2所示。

表2：减水剂混凝土测试(等级强度C30)

从表2可见，砂含泥量为0时，实施例1的减水剂和普通减水剂的分散效果和混凝土坍落度保持效果以及混凝土的抗压强度基本相同，且掺量一样；随着砂含泥量的增加，两种减水剂用量都增加，且混凝土1小时坍落度损失小于普通减水剂，说明抗泥效果非常明显；并且对比28d抗压强度可见掺入实施例1的减水剂后对混凝土强度无不良影响。

实施例2

预先选取以下组分：聚醚大单体选为甲氧基聚氧乙烯醚200g、链转移剂选为巯基丙酸1.36g、不饱和酸选为丙烯酸18g、功能单体选为封端酰胺膦酸酯2.2g、引发剂选为吊白块0.36g、以及相适配的双氧水1.2g。

制备过程如下：

(1)甲氧基聚氧乙烯醚溶于水得到水溶液A，巯基丙酸溶于水制备得到水溶液B，丙烯酸和封端酰胺膦酸酯溶于水得到水溶液C，吊白块溶于水得到水溶液D；

(2)在配有搅拌器、温度计、滴加装置的四口烧瓶中加入水溶液A，并加入过双氧水和部分丙烯酸，搅拌升温至反应温度45℃后，同时向四口烧瓶中滴加水溶液B、水溶液C和水溶液D，滴加时间分别为180min、185min和190min，滴加结束后保温1h；

(3)自然降温，加入中和剂液碱调节溶液至pH为5，得到聚羧酸减水剂。

试验证实，本实施例制备的减水剂和实施例1的在效果上类似。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种抗泥聚羧酸减水剂，其特征在于，制备其的原料包括以下按重量份计的成分：

2.根据权利要求1所述的一种抗泥聚羧酸减水剂，其特征在于，所述聚醚大单体包括异戊烯基聚氧乙烯醚和/或甲基烯丙基聚氧乙烯醚。

3.根据权利要求1所述的一种抗泥聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和酸包括丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种抗泥聚羧酸减水剂，其特征在于，所述功能单体为具有酰胺官能团和膦酸官能团的高分子有机物。

5.根据权利要求1所述的一种抗泥聚羧酸减水剂，其特征在于，所述引发剂包括抗坏血酸、吊白块、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠和高锰酸钾中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种抗泥聚羧酸减水剂，其特征在于，所述链转移剂包括巯基乙酸、巯基丙酸、甲基烯丙基磺酸钠或巯基乙醇。

7.根据权利要求4所述的一种抗泥聚羧酸减水剂，其特征在于，所述高分子有机物包括封端酰胺膦酸酯、甲基丙烯酰氧乙基膦酸酯、烷基丙烯酸酯膦酸酯和乙二醇甲基丙烯酸酯膦酸酯中的一种或几种。