聚羧酸减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚羧酸减水剂，属于混凝土减水剂技术领域。本发明专利技术不仅接枝了具有高减水的羧基、磺酸基、聚氧乙烯醚侧链等基团，而且还接枝了具有减缩功能的丙烯酸酯、烯丙醇等小单体，使得具有较高的减水率和抗裂性能，在具有较高的减水率的同时具有较好减缩的效果，防止混凝土在形成过程中不同时期的收缩应力，阻止裂缝的产生和发展，显著增强了混凝土/砂浆的抗冲击能力，可用于防水工程、高速公路、港口、隧道、水库大坝、有特殊抗渗抗爆的工程等，特别适用于配制补偿收缩混凝土、大体积混凝土、超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工，具有广阔的应用前景。

Polycarboxylic acid water reducing agent and preparation method thereof

The invention provides a polycarboxylic acid water reducing agent, which belongs to the technical field of concrete water reducers. The invention not only has high water reducing grafted carboxyl, sulfonic acid, polyoxyethylene side chain groups, but also has the function of acrylate grafted reduction, allyl alcohol and other monomer, the rate of water reduction and crack resistance is high, the higher water reducing rate and has good reduction effect in the process of formation, prevent concrete in different periods of contraction stress, prevent the initiation and development of cracks, enhance the impact resistance of concrete / mortar, can be used for waterproofing, highways, ports, dams, tunnels, special anti permeability antiknock engineering, especially suitable for the preparation of shrinkage compensating concrete, large the volume of concrete, super long reinforced concrete structure seamless design and construction, and has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混凝土减水剂
，尤其涉及一种聚羧酸减水剂及其制备方法。
技术介绍
混凝土是桥梁、道路、建筑等工程中常用的材料，随着建筑业及水利工程的迅速发展，对混凝土的性能提出了更高的要求。添加减水剂是提高混凝土性能的手段之一。减水剂的发展有着悠久的历史。从早期的木质素磺酸盐到上世纪60年代日本和德国分别成功研制的β-萘磺酸甲醛缩合物钠盐(SNF)和磺化三聚氰胺甲醛缩合物(SMF)这两种高效减水剂，使混凝土技术的发展上升到一个阶段。从上世纪80年代中期开始开发新一代的高分子减水剂，如丙烯酸系、马来酸系等聚羧酸系和改性聚醚系高效减水剂，减水率高达30％以上、掺量少、保坍性能好、引气量和续凝等指标较为适中，适宜配制高流动性、自密实混凝土，从而受到工程界的青睐。近年来，混凝土外加剂的研究与生产日趋向高性能、无污染方向发展。聚羧酸高效减水剂由于减水率高、保坍性能好、强度增长快，适宜配制高强、超高强混凝土、高流动性及自密实混凝土，成为国内外混凝土外加剂研究开发的热点。而当今建筑行业普遍存在混凝土在硬化的过程中会产生大量裂缝的现象，混凝土收缩产生裂缝是混凝土开裂的主要原因之一，混凝土收缩可分为：干燥收缩、塑性收缩、化学收缩、碳化收缩和自收缩。混凝土因为收缩作用而在混凝土内部产生应力，当这种应力持续增大而又得不到有效释放时就会产生裂缝。目前，建筑工程通常采用添加膨胀剂的方法来减小收缩应力，但是存在掺量较大且需要长时间保湿养护的问题。减缩剂是通过降低水泥中毛细孔内溶液的表面张力，减小由于水分蒸发产生的体积收缩，以此来控制、减缓混凝土的开裂现象，提高混凝土的抗裂性性能和耐久性能。现有技术中，如CN103193410A、CN104262545A、CN105622863A等公开的聚羧酸减水剂存在减缩性能与减水性能不能同时兼顾的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种聚羧酸减水剂，提高聚羧酸减水剂的减缩效果，防止混凝土在形成过程中不同时期的收缩应力，阻止裂缝的产生和发展，显著增强了混凝土/砂浆的抗冲击能力。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：具有式I所示结构的聚羧酸减水剂：其中，M为Na+、K+或NH4+，R为-H、-CH3或-CH2CH3，50≤a≤500，1≤b≤100，20≤c≤150，10≤d≤100，1≤e≤100，0≤m≤3，30≤n≤100。优选地，100≤a≤300，30≤b≤60，50≤c≤100，40≤d≤60，50≤e≤80，1≤m≤2，50≤n≤80。本专利技术还提供了上述技术方案所述具有式I所示结构的聚羧酸减水剂的制备方法，包含以下步骤：在引发剂和分子量调节剂存在的条件下，将聚氧乙烯醚、丙烯酸酯，烯丙醇、丙烯酸和烯丙基磺酸盐在水中进行共聚反应，得到式I所示结构的减水剂优选地，所述聚氧乙烯醚、丙烯酸酯，烯丙醇、丙烯酸、烯丙基磺酸盐的质量比为(270～380)：(2～15)：(3～9)：(20～60)：(1～9)。优选地，所述聚氧乙烯醚、引发剂、分子量调节剂、水的质量比为(270～380)：(1～8)：(1～7)：(580～660)。优选地，所述丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯和丙烯酸丁酯中的一种或几种的混合物。优选地，所述分子量调节剂包括2-巯基乙酸、3-巯基丙酸、巯基乙醇、甲基丙烯磺酸钠和偶氮二异丁腈中的一种或几种的混合物。优选地，所述引发剂为氧化还原引发剂，包含氧化组分和还原组分，所述氧化组分包含过氧化氢、过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或几种的混合物，所述还原组分包含抗坏血酸、次硫酸氢钠甲醛和亚硫酸氢钠中的一种或几种的混合物。优选地，所述共聚反应的温度为20～35℃，共聚反应的时间为3～10h。优选地，所述共聚反应后还包含保温处理，所述保温的温度为20～35℃，保温的时间为1～5h。本专利技术提供的具有式I所示结构的聚羧酸减水剂，不仅接枝了具有高减水的羧基、磺酸基、聚氧乙烯醚侧链等基团，而且还接枝了具有减缩功能的丙烯酸酯、烯丙醇等小单体，使得聚羧酸减水剂具有较高的减水率和抗裂性能，且在具有较高的减水率的同时具有较好减缩的效果，防止混凝土在形成过程中不同时期的收缩应力，阻止裂缝的产生和发展，显著增强了混凝土/砂浆的抗冲击能力，可用于防水工程、高速公路、港口、隧道、水库大坝、有特殊抗渗抗爆的工程等，特别适用于配制补偿收缩混凝土、大体积混凝土、超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工、刚性结构自防水混凝土和其它有抗裂防渗技术要求的特殊工程与部位。本专利技术提供的具有式I所示结构的聚羧酸减水剂的制备方法，常温下在引发剂和分子量调节剂存在的条件下，将聚氧乙烯醚、丙烯酸酯，烯丙醇、丙烯酸和烯丙基磺酸盐在水中进行自由基聚合反应，反应条件易于控制，生产设备、生产工艺简单，无“三废”排出。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例1制备的具有式I所示结构的聚羧酸减水剂的红外光谱图。具体实施方式本专利技术提供了具有式I所示结构的聚羧酸减水剂：其中，M为Na+、K+或NH4+，优选为Na+或K+；更优选为Na+；R为-H、-CH3或-CH2CH3，优选为-CH3或-CH2CH3；更优选为-CH2CH3；50≤a≤500，1≤b≤100，20≤c≤150，10≤d≤100，1≤e≤100，0≤m≤3，30≤n≤100；优选的，100≤a≤300，30≤b≤60，50≤c≤100，40≤d≤60，50≤e≤80，1≤m≤2，50≤n≤80；更优选的，150≤a≤250，40≤b≤50，60≤c≤80，50≤d≤55，60≤e≤70，60≤n≤70。具体的具有式I所示结构的聚羧酸减水剂举例如下：本专利技术提供了上述技术方案所述式I所示结构减水剂的制备方法，包含以下步骤：在引发剂和分子量调节剂存在的条件下，将聚氧乙烯醚、丙烯酸酯，烯丙醇、丙烯酸和烯丙基磺酸盐在水中进行共聚反应，得到式I所示结构的减水剂。在本专利技术中，所述聚氧乙烯醚、丙烯酸酯，烯丙醇、丙烯酸、烯丙基磺酸盐的质量比优选为(270～380)：(2～15)：(3～9)：(20～60)：(1～9)，更优选为(300～360)：(4～12)：(4～8)：(30～50)：(3～8)，最优选为(320～350)：(6～9)：(5～7)：(35～45)：(4～6)。在本专利技术中，所述聚氧乙烯醚、引发剂、分子量调节剂和水的质量比优选为(270～380)：(1～8)：(1～7)：(580～660)，更优选为(300～360)：(2～6)：(3～6)：(600～640)，最优选为(320～350)：(4～5)：(4～5)：(610～630)。在本专利技术中，所述丙烯酸酯优选包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯和丙烯酸丁酯中的一种或几种的混合物，所述混合物优选为2～3种丙烯酸酯的混合物，更优选为丙烯酸乙酯和丙烯酸丙酯的混合物、丙烯酸丙酯和丙烯酸丁酯的混合物，在本专利技术中，对混合物中各丙烯酸酯的质量比没有限制，本领域技术人员可根据实际需要选择任意质量比的丙烯酸酯的混合物。在本专利技术中，所述聚氧乙烯醚的数均分子质量优选为1379～4487，更优选为2259～4267，最优选2699～3167。在本专利技术中，所述分子量调节剂优选包括2-巯基乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有式I所示结构的聚羧酸减水剂：其中，M为Na+、K+或NH4+，R为‑H、‑CH3或‑CH2CH3，50≤a≤500，1≤b≤100，20≤c≤150，10≤d≤100，1≤e≤100，0≤m≤3，30≤n≤100。

【技术特征摘要】
1.具有式I所示结构的聚羧酸减水剂：其中，M为Na+、K+或NH4+，R为-H、-CH3或-CH2CH3，50≤a≤500，1≤b≤100，20≤c≤150，10≤d≤100，1≤e≤100，0≤m≤3，30≤n≤100。2.根据权利要求1所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，100≤a≤300，30≤b≤60，50≤c≤100，40≤d≤60，50≤e≤80，1≤m≤2，50≤n≤80。3.权利要求1或2所述聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：在引发剂和分子量调节剂存在的条件下，将聚氧乙烯醚、丙烯酸酯，烯丙醇、丙烯酸和烯丙基磺酸盐在水中进行共聚反应，得到式I所示结构的减水剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚氧乙烯醚、丙烯酸酯，烯丙醇、丙烯酸、烯丙基磺酸盐的质量比为(270～380)：(2～15)：(3～9)：(20～60)：(1～9)。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述聚氧乙烯醚、引发剂、分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景相，马丽涛，
申请(专利权)人：安徽鑫固环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34