CN110330603A - 一种降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法，所述减水剂由不饱和聚醚大单体、丙烯酸、不饱和聚醚磷酸酯大单体、丙烯酰胺、端烯基酯结构双尾聚氧乙烯醚大单体、引发剂、链转移剂通过自由基共聚反应聚合而成的共聚物，其制备方法是取所述的不饱和聚醚磷酸酯大单体、异戊烯基聚氧乙烯醚、端烯基酯结构双尾聚氧乙烯醚大单体、丙烯酸、丙烯酰胺、引发剂和链转移剂与水在40‑60℃共聚反应3‑5小时，得到共聚物溶液。本发明的降粘型聚羧酸减水剂结构新颖，设计合理，表现出高流动性和低粘度。

Description

一种降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着土木工程规模不断扩大，科技水平不断提高，一些高层大跨、有特殊功能要求的重要建筑的不断出现，要求混凝土必须具有更高的强度、更好的耐久性、更优的稳定性。高标号混凝土以其强度高、整体性好、自身重小的特点，现已被广泛应用在桥梁工程和超高层建筑中。为了提高混凝土强度通常采用高强度等级的水泥、增加胶凝材料用量，降低水胶比，这些措施会导致混凝土粘度增加，流动速度变慢，施工难度加大及施工效率较低，很大程度上限制了高标号混凝土的推广与应用。聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、保塌性能高、环境友好等诸多优点，被誉为第三代混凝土减水剂，可以有效降低混凝土用水量，但不能有效解决低水胶比带来的混凝土粘度大的问题，因此，利用聚羧酸减水剂分子结构可设计性强等特点，研究开发一种具有良好工作性能的降粘型聚羧酸减水剂具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降粘型聚羧酸减水剂及制备方法，并通过控制聚羧酸减水剂的主链聚合度、侧链密度、官能团种类等解决高标号混凝土存在的粘度大，流动速度慢的问题。

本发明的一种降粘型聚羧酸减水剂，由不饱和聚醚大单体、丙烯酸、不饱和聚醚磷酸酯大单体、丙烯酰胺、端烯基酯结构双尾聚氧乙烯醚大单体、引发剂、链转移剂通过自由基共聚反应聚合而成的共聚物，其化学结构通式为：

其中y、z、a、b、h、n均为整数。上述方案所述的不饱和聚醚磷酸酯大单体的分子量为

1000~3000；异戊烯基聚氧乙烯醚（TPEG）的分子量为2000-5000；所述引发剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种；所述链转移剂为巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇、巯基乙胺、次磷酸钠、甲基丙烯磺酸钠或丙烯磺酸钠中的至少一种。

本发明优选的制备所述降粘型聚羧酸减水剂的方法，具体步骤为：取所述的不饱和聚醚磷酸酯大单体、异戊烯基聚氧乙烯醚、端烯基酯结构双尾聚氧乙烯醚大单体、丙烯酸、丙烯酰胺、引发剂和链转移剂与水在40-60℃共聚反应3-5小时，得到共聚物溶液；其中，各原料占总反应体系的摩尔百分比分别为：不饱和聚醚大单体10-20%，端烯基酯结构双尾聚氧乙烯醚大单体1-10%，不饱和聚醚磷酸酯大单体1-10%，丙烯酸50-70%，丙烯酰胺1-10%、引发剂0.05-1%、链转移剂0.01-0.5%，余量为水。

本发明所述与现有降粘型聚羧酸减水剂相比，具有以下优点：结构新颖，设计合理，设计合成的降粘型聚羧酸减水剂分子结构含有磷酸酯基、羧酸基、羟基、酰胺基，能够有效发挥官能团间的协同效应，同时分子结构中引入具有较大空间位阻效应的双尾聚氧乙烯醚长链结构，使其HLB值降低和聚合物结构更加舒展，HLB值降低后会减少其与水生成结合水，可以释放出一定量的水，表现出高流动性和低粘度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详述。

实施例1

一种降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：

在装有温度计、电动搅拌器、恒温电热套、蠕动泵的1000mL的四口圆底烧瓶中加入水130g、异戊烯基聚氧乙烯醚TPEG 120g，所用TPEG的分子量为2400，端烯基酯结构双尾聚氧乙烯醚大单体15g，不饱和聚醚磷酸酯大单体（分子量为2400）20g，搅拌升温至58℃，溶解均匀后直接加入2.0g双氧水和10g水的混合溶液搅拌15分钟使其充分溶解。在3小时内分别滴加由丙烯酸25g、丙烯酰胺3g、水35g组成的混合水溶液和抗坏血酸0.35g、次磷酸钠1.56g、水40g组成的混合溶液，温度保持在57-60℃之间；滴加完成后继续反应2小时，得到浓度为40%左右的降粘型聚羧酸减水剂，其结构式如下式所示：

实施例2

一种降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：

在装有温度计、电动搅拌器、恒温电热套、蠕动泵的1000mL的四口圆底烧瓶中加入水130g、异戊烯基聚氧乙烯醚TPEG 120g，所用TPEG的分子量为2400，端烯基酯结构双尾聚氧乙烯醚大单体15g，不饱和聚醚磷酸酯大单体（分子量为1200）20g，搅拌升温至58℃，溶解均匀后直接加入2.0g双氧水和10g水的混合溶液搅拌15分钟使其充分溶解。在3小时内分别滴加由丙烯酸25g、丙烯酰胺3g、水35g组成的混合水溶液和抗坏血酸0.35g、次磷酸钠1.56g、水40g组成的混合溶液，温度保持在57-60℃之间；滴加完成后继续反应2小时，得到浓度为40%左右的降粘型聚羧酸减水剂，其结构式如下式所示：

实施例3

一种降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：

在装有温度计、电动搅拌器、恒温电热套、蠕动泵的1000mL的四口圆底烧瓶中加入水130g、异戊烯基聚氧乙烯醚TPEG 120g，所用TPEG的分子量为2400，端烯基酯结构双尾聚氧乙烯醚大单体15g，不饱和聚醚磷酸酯大单体（分子量为2400）20g，搅拌升温至58℃，溶解均匀后直接加入1.5g过硫酸钾和10g水的混合溶液搅拌15分钟使其充分溶解。在3小时内分别滴加由丙烯酸25g、丙烯酰胺3g、水35g组成的混合水溶液和吊白块0.8g、巯基丙酸0.85g、水40g组成的混合溶液，温度保持在57-60℃之间；滴加完成后继续反应2小时，得到浓度为40%左右的降粘型聚羧酸减水剂，其结构式如下式所示：

实施例4

一种降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：

在装有温度计、电动搅拌器、恒温电热套、蠕动泵的1000mL的四口圆底烧瓶中加入水130g、异戊烯基聚氧乙烯醚TPEG 120g，所用TPEG的分子量为2400，端烯基酯结构双尾聚氧乙烯醚大单体15g，不饱和聚醚磷酸酯大单体（分子量为1200）20g，搅拌升温至58℃，溶解均匀后直接加入1.5g过硫酸钾和10g水的混合溶液搅拌15分钟使其充分溶解。在3小时内分别滴加由丙烯酸25g、丙烯酰胺3g、水35g组成的混合水溶液和吊白块0.8g、巯基丙酸0.85g、水40g组成的混合溶液，温度保持在57-60℃之间；滴加完成后继续反应2小时，得到浓度为40%左右的降粘型聚羧酸减水剂，其结构式如下式所示：

对比例1

常规聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：

在装有温度计、电动搅拌器、电热套、蠕动泵的1000mL的四口圆底烧瓶中加入水140g、聚醚大单体TPEG 150g，所用HPEG的分子量为2400，搅拌溶解均匀后直接加入2.0g双氧水溶液搅拌10分钟使其充分溶解。在3小时内和3.5小时内分别滴加由丙烯酸25g、水30g组成的混合水溶液和抗坏血酸0.8g、巯基丙酸1.0g、水40g组成的混合溶液，温度保持在57-60℃之间；滴加完成后继续反应2小时，得到浓度为40%左右的常规聚羧酸减水剂，其结构式如下式所示：

应用实施例

使用本发明降粘型聚羧酸减水剂与常规的聚羧酸减水剂按照GB/T 8077-2012《混凝土外加剂均质性试验方法》对净浆流动进行测定，水泥为基准水泥。试验结果如表1。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种降粘型聚羧酸减水剂，其特征是：由不饱和聚醚大单体、丙烯酸、不饱和聚醚磷酸酯大单体、丙烯酰胺、端烯基酯结构双尾聚氧乙烯醚大单体、引发剂、链转移剂通过自由基共聚反应聚合而成的共聚物，其化学结构通式为：

其中y、z、a、b、h、n均为整数；所述的不饱和聚醚磷酸酯大单体的分子量为1000~3000；异戊烯基聚氧乙烯醚（TPEG）的分子量为2000-5000。

2.如权利要求1所述的一种降粘型聚羧酸减水剂，其特征是：所述引发剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种降粘型聚羧酸减水剂，其特征是：所述链转移剂为巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇、巯基乙胺、次磷酸钠、甲基丙烯磺酸钠或丙烯磺酸钠中的至少一种。

4.制备如权利要求1-3任一项所述的降粘型聚羧酸减水剂的方法，其特征是，具体步骤为：取不饱和聚醚磷酸酯大单体、异戊烯基聚氧乙烯醚、端烯基酯结构双尾聚氧乙烯醚大单体、丙烯酸、丙烯酰胺、引发剂和链转移剂与水在40-60℃共聚反应3-5小时，得到共聚物溶液；其中，各原料占总反应体系的摩尔百分比分别为：不饱和聚醚大单体10-20%，端烯基酯结构双尾聚氧乙烯醚大单体1-10%，不饱和聚醚磷酸酯大单体1-10%，丙烯酸50-70%，丙烯酰胺1-10%、引发剂0.05-1%、链转移剂0.01-0.5%，余量为水。