一种聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，该方法包括：一、制备功能性单体；二、将单体和水置于反应釜内，升温搅拌后滴加引发料；三、将引发还原剂、链转移剂和水混合后得到A料；四、将混合单体和水混合得到B料；五、待引发料滴加结束后继续搅拌5min～10min，然后同时开始向反应釜内滴加A料和B料；六、滴加结束后，保温搅拌1h～2h，然后加入碱液至反应釜内物料的pH值为6～8，继续搅拌10min～30min，得到聚羧酸系混凝土减水剂。本发明专利技术制备的聚羧酸系混凝土减水剂的分子侧链不仅有长分子链的大单体和大量羧基，还具有磺酸基、带有氨基的酯基和硅氧烷基，减水率可达到36.2％～43.6％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于混凝土外加剂制备
，具体涉及一种聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法。
技术介绍
随着高性能混凝土技术的发展，特别是今后混凝土不但性能要高，而且必须向着绿色的，与环境协调的可持续发展方向发展，这就对混凝土减水剂提出了更高的要求。聚羧酸减水剂是第三代混凝土外加剂，特别适用于配制高耐久、高流态、高强度泵送混凝土以及对外观质量要求高的混凝土工程。聚羧酸减水剂加入混凝土后主要作用如下：1、分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥颗粒分子引力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，使10％～30％的拌合水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性。当加入减水剂后，由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷(通常为负电荷)，形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。2、润滑作用：减水剂中的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高。3、空间位阻作用：减水剂结构中具有亲水性的聚醚侧链，伸展于水溶液中，从而在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。当水泥颗粒靠近时，吸附层开始重叠，即在水泥颗粒间产生空间位阻
作用，重叠越多，空间位阻斥力越大，对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。4、接枝共聚支链的缓释作用：新型的减水剂如聚羧酸减水剂在制备的过程中，在减水剂的分子上接枝上一些支链，该支链不仅可提供空间位阻效应，而且，在水泥水化的高碱度环境中，该支链还可慢慢被切断，从而释放出具有分散作用的多羧酸，这样就可提高水泥粒子的分散效果，并控制坍落度损失。聚羧酸减水剂具有以下特点：1、掺量低、减水率高，坍落度经时损失小，增强效果显著；2、混凝土和易性优良，含气量适中，无离析、泌水现象，对混凝土弹性模量无不利影响，抗冻耐久性好；3、可显著提高混凝土体积稳定性和长期耐久性，降低混凝土收缩，提高抗冻融能力和抗碳化能力明显优于普通混凝土；；4、产品绿色环保，不含甲醛，为环境友好型产品；聚羧酸减水剂具有以上优点的同时也存在这以下几方面亟待解决的问题：1、聚羧酸系减水剂对胶结材料的适应性问题，工程应用中表现为，不同水泥，不用粉煤灰聚羧酸系高减水剂也有适应性问题，尤其是对粉煤灰更为“挑剔”，而磨细矿粉适应性要好一些。2、砂子的含泥量问题，当砂子的含泥量较高时，聚羧酸系减水剂的减水率会明显降低。3、混凝土坍落度保持性问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法。该方法制备的聚羧酸系混凝土减水剂的分子侧链不仅有长分子链的大单体和大量羧基，还具有磺酸基、带有氨基
的酯基和硅氧烷基，减水率可达到36.2％～43.6％，坍落度保持性非常优异，大大提高了减水剂的适应性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将三乙醇胺升温至70℃～100℃，然后分3～5次向升温后的三乙醇胺中加入马来酸，搅拌反应，待温度稳定后向反应物料中加入浓硫酸，搅拌反应3h～8h，得到功能性单体；所述马来酸的总加入量与三乙醇胺加入量的摩尔比为(1～2):1，所述浓硫酸的体积为三乙醇胺和马来酸总质量的1％～3％，其中体积的单位为mL，质量的单位为g；步骤二、按照(1～1.2):1的质量比将单体和水置于反应釜内，升温至40℃～50℃后搅拌20min～40min，然后在保温搅拌条件下向所述反应釜内滴加引发料；所述单体为烯丙醇聚氧乙烯醚、2-甲基烯丙醇聚氧乙烯醚或异丁烯醇聚氧乙烯醚；所述引发料由引发剂和水按照1:(15～20)的质量比混合制成；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水或过氧化苯甲酰，引发剂的质量为单体质量的0.1％～0.5％；步骤三、将引发还原剂、链转移剂和水混合后得到A料，A料中引发还原剂的质量百分含量为0.5％～1.0％，链转移剂的质量百分含量为3.0％～4.0％；所述引发还原剂为抗坏血酸、亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾，引发还原剂的质量为步骤二中引发剂质量的1～1.5倍；所述链转移剂为异丙醇、巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丙醇、次磷酸钠或甲酸钠；步骤四、按照(3.5～4.5):1的质量比将混合单体和水混合得到B料；所述混合单体由丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、硅烷偶联剂和步骤一中所述功能性单体按照(0.5～1.5):(0.1～0.5):(0.5～1.5):1的质量比混合均匀制成；所述混合单体的质量为步骤二中所述单体质量的10％～20％；步骤五、待步骤二中所述引发料滴加结束后继续搅拌5min～10min，然后同时开始向步骤二中所述反应釜内滴加步骤三中所述A料和步骤四中所述B料，A料的滴加时间为3h～4h，B料的滴加时间为2h～3h；步骤六、待步骤五中滴加结束后，保温搅拌1h～2h，然后向所述反应釜中加入碱液至反应釜内物料的pH值为6～8，继续搅拌10min～30min，得到聚羧酸系混凝土减水剂。上述的一种聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，步骤二中所述引发剂的质量为单体质量的0.1％～0.2％。上述的一种聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，步骤三中所述链转移剂的质量为步骤二中引发剂质量的4～8倍。上述的一种聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，步骤四中所述混合单体的质量为步骤二中所述单体质量的13％～16％。上述的一种聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，步骤五中A料的滴加时间为3.5h。上述的一种聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，步骤五中B料滴加过程中，先以1h～1.5h的滴加时间滴加三分之二B料，然后再以1h～1.5h的滴加时间滴加剩余B料。上述的一种聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，步骤六中所述碱液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术制备的聚羧酸系混凝土减水剂的分子侧链不仅有长分子链的大单体和大量羧基，还具有磺酸基、带有氨基的酯基和硅氧烷基。2、本专利技术制备的聚羧酸系混凝土减水剂的分子结构中的大单体、羧基和磺酸基相配合，使得减水剂的分散作用、润滑作用、位阻作用和缓释作用表现突出，减水剂的减水率可达到36.2％～43.6％，减水效果良好。3、本专利技术制备的聚羧酸系混凝土减水剂中含有带氨基的酯基，这种酯基在混凝土的碱性条件下水解，释放出羧基和脂肪胺，释放的羧基继续与水泥作用，坍落度1小时几乎不损失，坍落度保持性非常优异；释放的脂肪胺会进一步水解，脂肪胺水解后会带有正电荷，而这些正电荷可与砂石中的泥优先作用、吸附，从而阻止了泥对减水剂大分子的吸附。此外，本专利技术制备
的聚羧酸系混凝土减水剂中带有的硅氧烷基水解后形成的低分子醇也会优先吸附在泥的微结构中，使得泥对减水剂的吸附大幅度降低，大大提高了减水剂的适应性。4、本专利技术制备的聚羧酸系混凝土减水剂中所含的硅氧烷基水解后形成硅醇，这些硅醇和水泥表面的羟基形成化学作用，促进了减水剂在水泥表面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将三乙醇胺升温至70℃～100℃，然后分3～5次向升温后的三乙醇胺中加入马来酸，搅拌反应，待温度稳定后向反应物料中加入浓硫酸，搅拌反应3h～8h，得到功能性单体；所述马来酸的总加入量与三乙醇胺加入量的摩尔比为(1～2):1，所述浓硫酸的体积为三乙醇胺和马来酸总质量的1％～3％，其中体积的单位为mL，质量的单位为g；步骤二、按照(1～1.2):1的质量比将单体和水置于反应釜内，升温至40℃～50℃后搅拌20min～40min，然后在保温搅拌条件下向所述反应釜内滴加引发料；所述单体为烯丙醇聚氧乙烯醚、2‑甲基烯丙醇聚氧乙烯醚或异丁烯醇聚氧乙烯醚；所述引发料由引发剂和水按照1:(15～20)的质量比混合制成；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水或过氧化苯甲酰，引发剂的质量为单体质量的0.1％～0.5％；步骤三、将引发还原剂、链转移剂和水混合后得到A料，A料中引发还原剂的质量百分含量为0.5％～1.0％，链转移剂的质量百分含量为3.0％～4.0％；所述引发还原剂为抗坏血酸、亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾，引发还原剂的质量为步骤二中引发剂质量的1～1.5倍；所述链转移剂为异丙醇、巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丙醇、次磷酸钠或甲酸钠；步骤四、按照(3.5～4.5):1的质量比将混合单体和水混合得到B料；所述混合单体由丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、硅烷偶联剂和步骤一中所述功能性单体按照(0.5～1.5):(0.1～0.5):(0.5～1.5):1的质量比混合均匀制成；所述混合单体的质量为步骤二中所述单体质量的10％～20％；步骤五、待步骤二中所述引发料滴加结束后继续搅拌5min～10min，然后同时开始向步骤二中所述反应釜内滴加步骤三中所述A料和步骤四中所述B料，A料的滴加时间为3h～4h，B料的滴加时间为2h～3h；步骤六、待步骤五中滴加结束后，保温搅拌1h～2h，然后向所述反应釜中加入碱液至反应釜内物料的pH值为6～8，继续搅拌10min～30min，得到聚羧酸系混凝土减水剂。...

【技术特征摘要】
1.一种聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将三乙醇胺升温至70℃～100℃，然后分3～5次向升温后的三乙醇胺中加入马来酸，搅拌反应，待温度稳定后向反应物料中加入浓硫酸，搅拌反应3h～8h，得到功能性单体；所述马来酸的总加入量与三乙醇胺加入量的摩尔比为(1～2):1，所述浓硫酸的体积为三乙醇胺和马来酸总质量的1％～3％，其中体积的单位为mL，质量的单位为g；步骤二、按照(1～1.2):1的质量比将单体和水置于反应釜内，升温至40℃～50℃后搅拌20min～40min，然后在保温搅拌条件下向所述反应釜内滴加引发料；所述单体为烯丙醇聚氧乙烯醚、2-甲基烯丙醇聚氧乙烯醚或异丁烯醇聚氧乙烯醚；所述引发料由引发剂和水按照1:(15～20)的质量比混合制成；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水或过氧化苯甲酰，引发剂的质量为单体质量的0.1％～0.5％；步骤三、将引发还原剂、链转移剂和水混合后得到A料，A料中引发还原剂的质量百分含量为0.5％～1.0％，链转移剂的质量百分含量为3.0％～4.0％；所述引发还原剂为抗坏血酸、亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾，引发还原剂的质量为步骤二中引发剂质量的1～1.5倍；所述链转移剂为异丙醇、巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丙醇、次磷酸钠或甲酸钠；步骤四、按照(3.5～4.5):1的质量比将混合单体和水混合得到B料；所述混合单体由丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、硅烷偶联剂和步骤一中所述功能性单体按照(0.5～1.5):(0.1～0.5):(...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭锐，
申请(专利权)人：陕西德盛新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61