一种超高减水的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超高减水的混凝土减水剂的制备方法，包括由不饱和羧酸单体A、不饱和磺酸单体B及紫外活性的特殊单体C在水溶液中采用引发剂D利用热引发聚合得到有紫外活性的大分子E；在紫外光的照射下，在制得的活性大分子E的水溶液中慢慢滴入N-乙烯基吡咯烷酮(N-VP) 和单体A进行接枝聚合反应得到最终的减水剂分子。本发明专利技术方法制备的混凝土减水剂，侧链具有静电排斥和空间位阻的双重稳定作用，因此相对于常规的梳型聚羧酸减水剂减水能力得到极大提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种主链含有羧基和磺酸基吸附基团，侧链为羧酸类单体与乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物大分子的混凝土减水剂及其制备方法，属于混凝土外加剂

技术介绍
聚羧酸分散剂(混凝土减水剂)作为第三代高性能减水剂开发以来，已成为混凝土中必不可少的第五组分。相对于一般减水剂，它能够大大降低水灰比，增加流动度，改善混凝土孔结构和密实程度，节约水泥，最终改善混凝土施工性能并提高混凝土的强度和耐久性。研究发现聚羧酸减水剂的分散机理主要为静电吸附和空间位阻作用，其中主链上的负电性基团与表面带正电的水泥粒子的静电吸引提供吸附驱动力以吸附到水泥粒子表面、而侧链的聚乙二醇长链形成一层水化膜，通过空间位阻作用阻止水泥粒子的聚集，保持水泥浆体的流动性。更高的减水性能一直是工业界和学术界的永恒追求，目前，几乎所有的研究仍集中在诸如优化吸附基团和侧链的配比、改变侧链长度及共聚其他单体等常规手段。中国专利CN201410614701.4报道了一种羧酸基团在主链上分布更加均匀的制备方法，因而具有超高减水性能的聚羧酸减水剂。中国专利CN201010256667.X采用了一种含有酰胺键的聚乙二醇作为侧链，利用侧链构象的不同带来较高的减水性能。但是，上述产品归根到底仍然属于仅仅利用侧链环氧乙烷的空间位阻作用来分散水泥，没有逃脱一般聚羧酸减水剂的窠臼，因而对减水性能的提升效果有限。
技术实现思路
针对现有减水剂对减水性能的提升有限的问题，本专利技术提供一种侧链同时具有静电稳定和空间位阻稳定作用的减水剂及其制备方法，两种不同稳定机理的耦合作用使得其减水性能得到大幅度提高。本专利技术首先制得一种由不饱和羧酸单体、不饱和磺酸单体和具有紫外活性的特殊单体按一定比例共聚而成的紫外活性大分子，这种活性大分子在紫外光的照射下，可在其分子链上的某些活性位点产生自由基，此时滴加一定比例的乙烯吡咯烷酮和不饱和羧酸单体，将它们接枝共聚合到大分子主链上，形成一定长度的侧链。这种聚合物具有类似传统聚羧酸的结构，其主链上具有羧酸和磺酸吸附基团，侧链为带有负电荷的乙烯吡咯烷酮-羧酸共聚大分子，通过静电排斥和空间位阻的双重耦合作用阻止水泥颗粒凝聚，减水性能得到极大提升。本专利技术提供了一种超高减水的混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：(1)活性大分子E的制备：由不饱和羧酸单体A、不饱和磺酸单体B及紫外活性的特殊单体C在水溶液中采用引发剂D利用热引发聚合得到有紫外活性的大分子E；聚合浓度应控制在质量浓度为10～15％，聚合温度控制在35～55℃，聚合时间控制在5～10h，聚合结束后得到活性大分子E的水溶液，通过调控聚合浓度及引发剂用量控制其分子量在5000到10000之间；所述引发剂D偶氮二异丁脒盐酸盐(V-50)或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(VA-044)，用量控制在0.5～2％；其中C/(A+B)摩尔比率必须在0.1～0.3之间，B/A摩尔比率必须在0.1～0.3之间；(2)减水剂的制备：在紫外光的照射下，在步骤(1)制得的活性大分子E的水溶液中慢慢滴入N-乙烯基吡咯烷酮(N-VP)和单体A进行接枝聚合反应得到最终的减水剂分子；接枝聚合反应的浓度应控制在质量浓度为30～50％，N-乙烯基吡咯烷酮(N-VP)和单体A的滴加时间控制在3～5h，滴加结束后继续反应0.5小时得到最终的减水剂产物，通过调控聚合浓度及滴加时间控制其分子量在20000到100000之间；所述(N-VP+单体A)/E的质量比在3～10之间，若高于10则后续得到的减水剂主链吸附基团量偏少，造成对水泥颗粒的吸附偏弱；若低于3则后续得到的减水剂侧链偏短，不足以分散水泥颗粒；所述N-VP/单体A的摩尔比率应控制在5～20之间，若高于20则侧链所带电荷量偏少，电荷稳定作用不明显；若低于5侧链中的静电基团易对主链发生竞争吸附，影响吸附构象，降低稳定作用。所述单体A的通式为：式中R1代表H或者COOM；R2代表H或者CH3，并且当R1为COOM时，R2仅代表H；M代表H、Na、K或NH4；所述单体B为含有碳碳双键和磺酸基团的单体，所述单体C为含有不饱和双键的水溶性酰基磷酸盐类物质。上述三种单体A、B、C必须满足一定的比例，其中C/(A+B)摩尔比率必须在0.1～0.3之间，若单体C含量过高则后续得到的减水剂主链吸附基团密度偏低，造成对水泥颗粒的吸附偏弱；单体C含量过低则后续得到的减水剂侧链数目偏少，分散能力偏弱。B/A摩尔比率必须在0.1～0.3之间，主链中必须保证一定的磺酸基团，才能保证主链具有较强的吸附能力，得到较好的吸附构象，有利于分散能力提高。若磺酸酸基团含量过低则有可能侧链中的静电基团发生竞争吸附，影响吸附构象；若磺酸酸基团含量过高，则会具有较强的链转移作用，影响其他单体的聚合。本专利技术中，单体A主要提供吸附基团。通式(1)代表的单体包括：丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸或丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸的钠盐、钾盐或铵盐，这些单体通过商购获得，并单独使用或者以一种以上任意比例混合物形式使用。单体B为含有碳碳双键和磺酸基团的单体，包括甲基烯丙基磺酸钠，苯乙烯磺酸钠，2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸钠及5-磺酸基-1-戊烯。由于本专利技术制得的减水剂侧链也带有部分负电荷，若主链的吸附能力不够则侧链可能会有部分吸附，从而造成吸附构象的变化，影响最终的稳定效果，而单体B的加入可以进一步提高主链的吸附能力，维持主链的吸附构象。上述单体通过商购获得，并单独使用或者以一种以上任意比例混合物形式使用。单体C为含有不饱和双键的水溶性酰基磷酸盐类物质，其具有双键，可在热引发的条件下与其他单体聚合。同时可作为潜在的活性点，在紫外光的照射下产生自由基位点，在下一步反应中起到引发接枝聚合的作用。单体C主要包括以下几种物质，这些单体通过商购获得，并单独使用或者以一种以上任意比例混合物形式使用。本专利技术所述混凝土减水剂也可以与至少一种选自现有技术中已知氨基磺酸系减水剂、木质素系普通减水剂以及现有聚羧酸盐减水剂相混合。另外，除上面提到的已知混凝土减水剂外，其中也可以加入引气剂、膨胀剂、缓凝剂、早强剂、增粘剂、减缩剂和消泡剂等。本专利技术的有益效果是：本专利技术方法制备的减水剂，侧链具有静电排斥和空间位阻的双重稳定作用，因此相对于常规的梳型聚羧酸减水剂减水能力得到极大提升。具体实施方式以下实施例更详细的描述了根据本专利技术的方法制备聚合产物的过程，并且这<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高减水的混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)活性大分子E的制备：由不饱和羧酸单体A、不饱和磺酸单体B及紫外活性的特殊单体C在水溶液中采用引发剂D利用热引发聚合得到有紫外活性的大分子E；聚合浓度应控制在质量浓度为10～15％，聚合温度控制在35～55℃，聚合时间控制在5～10h，聚合结束后得到活性大分子E的水溶液，通过调控聚合浓度及引发剂用量控制其分子量在5000到10000之间；所述引发剂D偶氮二异丁脒盐酸盐(V‑50)或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(VA‑044)，用量控制在0.5～2％；其中C/(A+B)摩尔比率必须在0.1～0.3之间，B/A摩尔比率必须在0.1～0.3之间；(2)减水剂的制备：在紫外光的照射下，在步骤(1)制得的活性大分子E的水溶液中慢慢滴入N‑乙烯基吡咯烷酮(N‑VP)和单体A进行接枝聚合反应得到最终的减水剂分子；接枝聚合反应的浓度应控制在质量浓度为30～50％，N‑乙烯基吡咯烷酮(N‑VP)和单体A的滴加时间控制在3～5h，滴加结束后继续反应0.5小时得到最终的减水剂产物，通过调控聚合浓度及滴加时间控制其分子量在20000到100000之间；所述(N‑VP+单体A)/E的质量比在3～10之间；所述N‑VP/单体A的摩尔比率应控制在5～20之间；所述单体A的通式为：式中R1代表H或者COOM；R2代表H或者CH3，并且当R1为COOM时，R2仅代表H；M代表H、Na、K或NH4；所述单体B为含有碳碳双键和磺酸基团的单体，所述单体C为含有不饱和双键的水溶性酰基磷酸盐类物质。...

【技术特征摘要】
1.一种超高减水的混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)活性大分子E的制备：由不饱和羧酸单体A、不饱和磺酸单体B及紫
外活性的特殊单体C在水溶液中采用引发剂D利用热引发聚合得到有紫外活性
的大分子E；
聚合浓度应控制在质量浓度为10～15％，聚合温度控制在35～55℃，聚合
时间控制在5～10h，聚合结束后得到活性大分子E的水溶液，通过调控聚合浓
度及引发剂用量控制其分子量在5000到10000之间；
所述引发剂D偶氮二异丁脒盐酸盐(V-50)或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐
(VA-044)，用量控制在0.5～2％；其中C/(A+B)摩尔比率必须在0.1～0.3之间，
B/A摩尔比率必须在0.1～0.3之间；
(2)减水剂的制备：在紫外光的照射下，在步骤(1)制得的活性大分子E
的水溶液中慢慢滴入N-乙烯基吡咯烷酮(N-VP)和单体A进行接枝聚合反应得
到最终的减水剂分子；
接枝聚合反应的浓度应控制在质量浓度为30～50％，N-乙烯基吡咯烷酮
(N-VP)和单体A的滴加时间控制在3～5h，滴加结束后继续反应0.5小时得到
最终的减水剂产物，通过调控聚合浓度及滴加时间控制其分子量在20000到
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘加平，黄振，舒鑫，冉千平，王秀梅，张茜，赵红霞，张志勇，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，南京博特新材料有限公司，博特建材天津有限公司，攀枝花博特建材有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32