一种具有缓释性和耐泥性的聚羧酸减水剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种具有缓释性和耐泥性的聚羧酸减水剂的制备方法，所述方法利用高分子结构设计原理，合成一种缓慢释放阴阳非离子的耐泥型醚酯共聚聚羧酸减水剂产品。本发明专利技术还公开了所述方法制备的具有缓释性和耐泥性的聚羧酸减水剂及其在混凝土中的应用。与现有技术相比，本发明专利技术聚羧酸减水剂具有以下优点：（1）产品分子结构中含有在水泥强碱环境下不稳定的酯基和酰胺基团；（2）酰胺基团水解产生的胺阳离子对带有负电荷的泥土有封闭作用，达到耐泥效果；（3）对水泥浆体有增稠效果，并延缓水泥颗粒的水化；（4）本产品减水率高，坍落度经时保持性好，对泥土的容忍度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混凝土外加剂领域，尤其涉及一种缓慢释放阴阳非离子的耐泥型醚酯共聚聚羧酸减水剂及其制备方法和在混凝土中的应用。
技术介绍
减水剂是现代混凝土必不可少的组分之一，主要用来分散混凝土中的水泥颗粒，减少用水量，改善混凝土拌合物的和易性，提高硬化混凝土的强度和耐久性。减水剂的分散减水作用是由减水剂在水泥颗粒及其水化产物表面的吸附而实现的。减水剂的吸附改变了水泥-水分散体系固-液界面的性质、水化动力学以及水化产物的形态。减水剂分子结构不同，其吸附特性不同，对固-液界面的影响也不同。减水剂的分散作用机理有静电斥力作用、空间位阻作用、水化膜润滑作用、引起隔离“滚珠”作用，其中被广为接受的是静电斥力作用和空间位阻作用。 静电斥力作用：新拌混凝土中掺入减水剂后，减水剂分子定向吸附在水泥颗粒表面，部分极性基团指向液相。由于亲水极性基团的电离作用，使得水泥颗粒表面带上相同的电荷，且电荷量随减水剂浓度增加而增加，从而使水泥颗粒之间产生静电斥力，使水泥颗粒絮凝结构解体，颗粒相互分散，释放出包裹于絮团中的自由水，从而有效地增大拌合物的流动性。 间位阻作用：聚合物减水剂吸附在水泥颗粒表面，在水泥颗粒表面形成一层有一定厚度的聚合物分子吸附层。当水泥颗粒靠近，吸附层开始重叠，即在颗粒之间产生斥力作用，重叠越多，斥力越大，空间位阻斥力越大。线型离子聚合物减水剂，如萘磺酸盐甲醛缩合物，以静电斥力为主分散水泥颗粒；而梳型聚羧酸减水剂，吸附在水泥颗粒表面，其主链与水泥颗粒表面相连，支链则延伸进入液相形成较厚的聚合物分子吸附层，从而具有较大的空间位阻斥力作用。 骨料是混凝土的主要成分，占混凝土体积总量的70-80%，其性质的好坏将直接影响到新拌混凝土和硬化后混凝土的性能，如和易性、强度、耐久性等。已有文献报道，聚羧酸减水剂对混凝土骨料含泥量十分敏感，会影响混凝土的坍落度及坍落度损失，在骨料含泥量超过3%时，还会对强度产生重大影响。聚羧酸减水剂与泥土的作用机理包括吸附作用和链插层反应。泥砂层间结构能够大量吸附减水剂分子，导致减水剂被泥砂大量吸附后用于分散水泥颗粒的部分减少，分散性变差。 随着外加剂的大量使用以及砂石料质量的不断劣化，减水剂在混凝土生产应用过程中出现了许多问题，主要有： 1、聚羧酸减水剂对泥土十分敏感。 当砂石含泥量较高时，混凝土拌合物流动性差，或者干脆不流。为了使混凝土拌合物满足泵送施工要求，有的单位将外加剂的掺量成倍增加，使混凝土的生产成本大大增高，影响混凝土企业的生产成本和直接经济效益；有的单位采用多加水的办法来解决混凝土拌合物流动性不足的问题，导致混凝土实际水胶比变大，严重影响混凝土的强度。 2、与水泥、粉煤灰等的适应性差。 随着聚羧酸高性能减水剂在不同工程中的推广使用，也暴露出诸多问题，其中骨料含泥量对其减水效果的影响是最为突出的问题之一。 国内外专家学者对聚羧酸减水剂对含泥量敏感的问题进行了大量的研究。J. Plank等人为，粘土等杂质含有复杂的矿物成分，能够将聚羧酸减水剂的整体或一部分吸附到粘土层间，减少用于分散水泥的聚羧酸分子数量，从而降低了聚羧酸减水剂对水泥颗粒的分散速率。粘土一般是由硅酸盐矿物在地球表面风化形成的，所含的矿物成分主要包括高岭石、蒙脱石、伊利石等，不同地质条件下的粘土成分存在很大差异。聚羧酸减水剂加入到水泥浆体系中，水泥矿物通过分子间力、化学键力、氢键、静电引力等吸附聚羧酸减水剂分子，降低表面能，在其化学分子结构中，羧基（-COOH）等负离子主要提供静电斥力，而聚氧乙烯基支链主要起到空间位阻作用。在水泥颗粒表面上吸附的减水剂多呈堆簇状。水泥浆体中含有粘土时，聚羧酸减水剂分子的支链会插层进入粘土层间，粘土颗粒优先吸附一定量的减水剂，导致其对水泥颗粒的分散效果降低，达不到原有的减水效果。 如何能使用一种外加剂，在砂石含泥量较高的情况下，既可以改善新拌混凝土的状态，又可以满足硬化混凝土的强度、耐久性等要求，经济上又合适的外加剂，成为近年来一个中心话题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种兼具缓释性与耐泥性的聚羧酸减水剂；同时，本专利技术还提供了所述兼具缓释性与耐泥性的聚羧酸减水剂的制备方法及其在混凝土中的应用。 为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种具有缓释性和耐泥性的聚羧酸减水剂的制备方法，所述方法包括以下步骤： （1）在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，依次加入去离子水、分子量调节剂、单体A、单体B、聚合物大单体C、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和单体D，充分搅拌后得混合液，其中，各组分的加入量为： 去离子水                       300~500ml 分子量调节剂     摩尔数为总单体摩尔数的0.5~5% 单体A                           0.2~3mol 单体B                           0.2~3mol 聚合物大单体C               0.2~2mol 聚乙二醇甲基丙烯酸酯      0.3~2mol 单体D                           0.5~3mol 其中总单体摩尔数为单体A、单体B、聚合物大单体C、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和单体D的摩尔数之和； （2）将步骤（1）中所述混合液升温至85-95℃，滴加引发剂的水溶液，滴加时间为2-3h，滴加完毕后，保温反应2-4h，降温至50-45℃，调节pH为5-7，即得具有缓释性和耐泥性的聚羧酸减水剂。 作为本专利技术所述具有缓释性和耐泥性的聚羧酸减水剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤（1）中各组分的加入量为： 去离子水                       400ml 分子量调节剂     摩尔数为总单体摩尔数的3% 单体A                           1mol 单体B                           1mol 聚合物大单体C               0.5mol 聚乙二醇甲基丙烯酸酯      0.5mol 单体D                           1mol。 作为本专利技术所述具有缓释性和耐泥性的聚羧酸减水剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤（1）中的分子量调节剂为3-巯基丙酸、3-巯基丙醇、巯基乙酸、巯基乙醇、异丙醇中的至少一种。 作为本专利技术所述具有缓释性和耐泥性的聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有缓释性和耐泥性的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，依次加入去离子水、分子量调节剂、单体A、单体B、聚合物大单体C、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和单体D，充分搅拌后得混合液，其中，各组分的加入量为：去离子水                 300~500ml分子量调节剂     摩尔数为总单体摩尔数的0.5~5%单体A                    0.2~3mol单体B                    0.2~3mol聚合物大单体C            0.2~2mol聚乙二醇甲基丙烯酸酯      0.3~2mol单体D                    0.5~3mol其中总单体摩尔数为单体A、单体B、聚合物大单体C、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和单体D的摩尔数之和；（2）将步骤（1）中所述混合液升温至85‑95℃，滴加引发剂的水溶液，滴加时间为2‑3h，滴加完毕后，保温反应2‑4h，降温至50‑45℃，调节pH为5‑7，即得具有缓释性和耐泥性的聚羧酸减水剂。

【技术特征摘要】
1.一种具有缓释性和耐泥性的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，依次加入去离子水、分子量调节剂、单体A、单体B、聚合物大单体C、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和单体D，充分搅拌后得混合液，其中，各组分的加入量为：
去离子水                 300~500ml
分子量调节剂     摩尔数为总单体摩尔数的0.5~5%
单体A                    0.2~3mol
单体B                    0.2~3mol
聚合物大单体C            0.2~2mol
聚乙二醇甲基丙烯酸酯      0.3~2mol
单体D                    0.5~3mol
其中总单体摩尔数为单体A、单体B、聚合物大单体C、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和单体D的摩尔数之和；
（2）将步骤（1）中所述混合液升温至85-95℃，滴加引发剂的水溶液，滴加时间为2-3h，滴加完毕后，保温反应2-4h，降温至50-45℃，调节pH为5-7，即得具有缓释性和耐泥性的聚羧酸减水剂。
2.如权利要求1所述具有缓释性和耐泥性的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的分子量调节剂为3-巯基丙酸、3-巯基丙醇、巯基乙酸、巯基乙醇、异丙醇中的至少一种。
3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小富，赵利华，白淑英，
申请(专利权)人：广东红墙新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44