一种低相对分子质量两性粘土抑制剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低相对分子质量两性粘土抑制剂的制备方法，通过不饱和羧酸或酸酐、不饱和磺酸或磺酸盐以及阳离子单体共聚，合成了低相对分子质量两性粘土抑制剂，与聚羧酸减水剂复配使用，可以减少粘土对减水剂的消耗，提高减水剂的抗泥性能，本发明专利技术是一种低相对分子质量的两性线性聚合物，其相对分子质量小，扩散快、在粘土表面吸附强烈，与聚羧酸减水剂具有竞争吸附优势，从而减少了粘土对减水剂的消耗，有效缓解粘土对聚羧酸减水剂带来的不良影响，且本发明专利技术所采用的生产设备简单，操作简洁，工艺合理，有利于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于混凝土添加剂
，特别涉及一种低相对分子质量两性粘土抑制剂的制备方法。
技术介绍
聚羧酸系减水剂是继木钠减水剂和萘系减水剂之后的第三代高性能减水剂，其具有掺量低、减水率高、混凝土坍落度损失小、水泥适应性好、有害成分含量低等特点。已经广泛应用于高铁、桥梁、机场、核电等国家大型基础设施项目建设之中。虽然聚羧酸减水剂具有诸多优点，然而它也存在自身的缺陷，其中混凝土的原材料、特别是砂石中的含泥量对聚羧酸系减水剂的性能发挥影响显著。粘土对聚羧酸减水剂具有强烈的吸附作用，可将聚羧酸减水剂吸附到其层间结构之中，使得和混凝土作用的减水剂大大减少；而且粘土具有较强的吸水作用，掺入后会造成浆料中的自由水减少，严重影响混凝土流动性及保坍性；增大混凝土收缩，增加开裂的风险，降低强度和耐久性，极大地制约了其推广和应用。通过增加聚羧酸系减水剂添加量可以改善粘土对混凝土带来的影响，但这样会大大增加混凝土的成本，而且减水剂参入量过大会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；中国专利申请CN102358763A提出一种阴离子共聚物的制备方法，其对粘土有一定的的抑制作用，但是由于粘土整体呈电负性，共聚物中只含有阴离子官能团，因此对粘土的屏蔽效果有限；中国专利申请CN102617811A虽然提出一种两性抗泥剂的制备方法，但分子设计中引入聚乙二醇单己醚大单体，不仅生产成本高，而且合成的分子相对分子质量较大，与减水剂相比，对黏土的竞争吸附不够强。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种低相对分子质量两性粘土抑制剂的制备方法，其相对分子质量低，扩散快、在粘土表面吸附强烈，与聚羧酸减水剂具有竞争吸附优势，将其与聚羧酸减水剂复配使用，可以有效减少粘土对减水剂的消耗，从而缓解粘土在混凝土中对聚羧酸减水剂性能带来的负面影响。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种低相对分子质量两性粘土抑制剂的制备方法，在80℃～85℃反应温度下，将不饱和羧酸或酸酐单体A、不饱和磺酸或磺酸盐单体B、阳离子单体C、去离子水和异丙醇加入到装有回流以及搅拌装置的三口反应瓶中，在引发剂的作用下，反应3.5～4.0小时，降温至室温后调整pH值在9～11之间，然后将异丙醇蒸出得到固含量在38％的透明液体，即得低相对分子质量两性粘土抑制剂。所述不饱和羧酸或酸酐单体A为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐或衣康酸。所述不饱和磺酸或磺酸盐单体B为烯丙基磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)或乙烯基磺酸钠。所述阳离子单体C为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)或二甲基二烯丙基氯化铵(DADAAC)。所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。所述引发剂用量为单体总质量的1％～10％，以质量比为3:1的水和异丙醇混合作为溶剂，引发剂配制成质量分数为10％～15％的溶液使用。所述不饱和羧酸或酸酐单体A、不饱和磺酸或磺酸盐单体B和阳离子单体C的质量比为100:(5～30):(0.5～5)。所述去离子水用量为单体总质量的238％，所述异丙醇用量为单体总质量的268％。本专利技术通过将不饱和羧酸或酸酐单体A、不饱和磺酸或磺酸盐单体B、阳离子单体C在0.5-2小时内滴加入去离子水和异丙醇中完成混合，并在滴加开始的时间点滴入引发剂，在不饱和羧酸或酸酐单体A、不饱和磺酸或磺酸盐单体B、阳离子单体C滴加完毕之后10～15分钟滴完引发剂。本专利技术通过滴加质量浓度30％的NaOH溶液调整pH值。本专利技术所得两性粘土抑制剂为两性线性聚合物，分子量在2000～5000之间，将其与减水剂复配使用，能够提高聚羧酸减水剂抵抗粘土的能力。本专利技术的两性粘土抑制剂具有以下几个方面的明显特点：(1)本专利技术同时引入了阳离子单体和阴离子单体，制备了低相对分子质量的两性共聚物，对粘土的屏蔽和分散效果良好，能有效缓解混凝土中粘土带来的不良影响。(2)分子结构中，没有缓凝组分，在不同季节不影响混凝土的正常凝结时间。(3)制备过程简单，操作简洁，工艺合理，有利于工业化生产，并且不含聚氧乙烯大单体，生产成本较低。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1将18g去离子水和71g异丙醇加入到装有回流装置的三口烧瓶中，水浴搅拌加热至85℃，滴加15g质量浓度为15％的过硫酸钾水溶液，5～10分钟后，滴加25g丙烯酸、2.5g烯丙基磺酸钠和6g水的混合溶液，阴离子单体滴完后，滴加0.14g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，总滴加时间为2.0小时，滴加完毕保温反应2小时。降温至室温后滴加质量浓度30％的NaOH溶液，调节pH＝9～11。将异丙醇蒸出得到重均相对分子质量为3864的聚合物水溶液。实施例2将18g去离子水和71g异丙醇加入到装有回流装置的三口烧瓶中，水浴搅拌加热至85℃，滴加15g质量浓度为15％的过硫酸铵水溶液，5～10分钟后，滴加25g丙烯酸、2.5g苯乙烯磺酸钠和6g水的混合溶液，阴离子单体滴完后，滴加0.28g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，总共滴加时间为2.0小时，滴加完毕保温反应2小时。降温至室温后滴加质量浓度30％的NaOH溶液，调节pH＝9～11。将异丙醇蒸出得到重均相对分子质量为4532的聚合物水溶液。实施例3将18g去离子水和71g异丙醇加入到装有回流装置的三口烧瓶中，水浴搅拌加热至80℃，滴加15g质量浓度为18％的过硫酸铵水溶液，5～10分钟后，滴加25g丙烯酸、2.5g烯丙基磺酸钠和6g水的混合溶液，阴离子单体滴完后，滴加0.28g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，总共滴加时间为1.5小时，滴加完毕保温反应2小时。降温至室温后滴加质量浓度30％的NaOH溶液，调节pH＝9～11。将异丙醇蒸出得到重均相对分子质量为4366的聚合物水溶液。实施例4将18g去离子水和71g异丙醇加入到装有回流装置的三口烧瓶中，水浴搅拌加热至80℃，滴加15g质量浓度为18％的过硫酸铵水溶液，5～10分钟后，滴加25g丙烯酸、3g乙烯基磺酸钠和6g水的混合溶液，阴离子单体滴完后，滴加0.14g二甲基二烯丙基氯化铵，总滴加时间为1.5小时，滴加完毕保温反应2小时。降温至室温后滴加质量浓度30％的NaOH溶液，调节pH＝9～11。将异丙醇蒸出得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低相对分子质量两性粘土抑制剂的制备方法，其特征在于，在80℃～85℃反应温度下，将不饱和羧酸或酸酐单体A、不饱和磺酸或磺酸盐单体B、阳离子单体C、去离子水和异丙醇加入到装有回流以及搅拌装置的三口反应瓶中，在引发剂的作用下，反应3.5～4.0小时，降温至室温后调整pH值在9～11之间，然后将异丙醇蒸出得到固含量在38％的透明液体，即得低相对分子质量两性粘土抑制剂，分子量在2000～5000之间。

【技术特征摘要】
1.一种低相对分子质量两性粘土抑制剂的制备方法，其特征在于，在
80℃～85℃反应温度下，将不饱和羧酸或酸酐单体A、不饱和磺酸或磺酸盐
单体B、阳离子单体C、去离子水和异丙醇加入到装有回流以及搅拌装置的
三口反应瓶中，在引发剂的作用下，反应3.5～4.0小时，降温至室温后调整
pH值在9～11之间，然后将异丙醇蒸出得到固含量在38％的透明液体，即
得低相对分子质量两性粘土抑制剂，分子量在2000～5000之间。
2.根据权利要求1所述低相对分子质量两性粘土抑制剂的制备方法，其
特征在于，所述不饱和羧酸或酸酐单体A为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、
马来酸酐或衣康酸。
3.根据权利要求1所述低相对分子质量两性粘土抑制剂的制备方法，其
特征在于，所述不饱和磺酸或磺酸盐单体B为烯丙基磺酸钠、对苯乙烯磺酸
钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)或乙烯基磺酸钠。
4.根据权利要求1所述低相对分子质量两性粘土抑制剂的制备方法，其
特征在于，所述阳离子单体C为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙
烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)或二甲基二烯丙基氯化铵(DADAAC)。
5.根据权利要求1所述低相对分子质量两性粘土抑制剂的制备方法，其
特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁维东，李学，刘磊，张光华，
申请(专利权)人：陕西长隆科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61