一种高减水耐泥型减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高减水耐泥型减水剂及其制备方法。本发明专利技术高减水耐泥型减水剂是基于高分子结构设计原理，由含有亚磷酸官能团和磺酸官能团的活性单体聚合而成，分子结构呈团型，且分子结构中含有大量的带有正电荷的胺基，赋予该发明专利技术产品具有高减水、高保坍、对粘土容忍度大的优越性能。该减水剂单独或与其它功能性聚羧酸减水剂复配使用，对建筑固废再生骨料混凝土具有良好的减水和保坍性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高减水耐泥型减水剂及其制备方法
本专利技术涉及一种高减水耐泥型减水剂，具体涉及一种高减水耐泥型减水剂及其制备方法。
技术介绍
混凝土是地球上除水之外的消耗量第二大的材料，世界上每年消耗量超过200亿吨，混凝土消耗巨大的同时，也引起资源消耗和废弃物处理的社会和环保问题。我国是世界上年新建建筑最大的国家，同时也是世界上每年拆除旧建筑最多的国家，据初步估算，每平方米建筑的拆除将产生1吨左右的建筑固废物。城市的快速发展，必然会产生大量的建筑固废物，妥善处理建筑固废物，成为全社会需要重视和解决的问题。业界普遍认为，建筑固废物资源化是解决这一难题的钥匙。目前废弃混凝土的处理方式主要有两种：一种是作为回填材料简单使用，二是运往郊外简单堆放掩埋。前者尚未对这些资源进行合理利用，后者则不但占用了大量农田，甚至会造成新的环境污染。随着环境保护与可持续发展战略的深入，人们迫切要求对这些废弃混凝土进行有效、合理地加以利用，利用废弃混凝土生产再生骨料，可以节约工程成本，节约天然骨料开采费用和废弃混凝土处理费用，有着重要的经济效益和社会效益。对于废旧混凝土的再生利用，日本、美国、德国、英国、丹麦、荷兰等国家都开展了大量的研究工作，其中以日本研究的最好，他们将建筑固废视为“建筑副产品”。国内再生骨料的研究起步较晚，生产出的再生骨料性能较差(粒形和级配都不好，表面附有大量砂浆，吸水率大，密实体积小，压碎指标低)。近几年，人们对再生混凝土研究越来越多，研究工作主要集中在用再生骨料部分或全部代替天然骨料后，对制备的混凝土的性能影响方面，以及在制备混凝土时添加粉煤灰等矿物掺合料来提高再生混凝土的各种性能，而且没有获得令人满意的效果。由建筑固废生产再生骨料，主要是由破碎和筛分两部分组成。和国外的制备工艺比较，中间缺少强化处理阶段，也使得由此得到的再生骨料性能明显劣于天然骨料。再生粗骨料颗粒一般由表面洁净的石子、表面包裹着部分水泥砂浆的石子和水泥砂浆颗粒三部分组成。再生细骨料主要由表面无水泥浆的砂粒、表面附着水泥浆的砂粒、水泥石颗粒和少量破碎石块组成。未经强化处理的简单破碎再生骨料即低品质再生骨料颗粒棱角多，表面粗糙，组分中还含有硬化水泥砂浆(水泥砂浆孔隙率大、吸水率高)，再加上混凝土块在解体、破碎过程中因损伤累积在内部造成大量微裂纹，导致再生骨料的孔隙率增大，从而使吸水率和吸水速率增大。吸水率的大小与骨料中的水泥石含量、骨料表面的水泥砂浆附着率﹑原混凝土强度﹑原混凝土所用骨料种类和再生骨料的制备方法等因素有关。由于再生骨料表面含有大量的水泥砂浆，与天然骨料相比，再生骨料的堆积密度和表观密度，都有所降低；再生骨料的含泥量远高于天然骨料；再生骨料混凝土的孔隙率高于天然骨料混凝土。再生骨料的特点，决定了再生骨料混凝土具有如下的特点：(1)需水量高，外加剂掺量高；(2)坍落度经时损失大；(3)收缩率大。针对再生骨料含泥含粉量高及成分复杂，骨料含泥量高，大量外加剂吸附在泥土颗粒表面，且由研究表明，聚羧酸减水剂的PEO侧链与泥土颗粒发生连插层反应，二者共同作用的结果是混凝土坍落度损失快，以至于混凝土完全失去流动性和坍落度，失去工作性，但目前市场上还没有与之相匹配的效果良好的耐泥性能良好的高减水减水剂。解决再生骨料混凝土含泥量高导致的坍落度损失快，是建筑固废再生利用，实现混凝土可持续发展的重大难题之一。
技术实现思路
基于此，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高减水耐泥型减水剂，本专利技术高减水耐泥型减水剂是通过Mannich曼尼奇反应，对活性大单体PEO/PPO链进行端基改性，引入亚磷酸根作为侧链端基，合成的一种含有亚磷酸官能团和磺酸基官能团，不含羧酸基的高减水耐泥型减水剂，磺酸基官能团是聚羧酸减水剂中的一种重要主导官能团，主要显示强静电斥力，分散性较好；而亚磷酸官能团带有两个负电荷，具有强烈的吸附性，会讯速地吸附到带有正电荷的水泥粒子表面，分散水泥颗粒；减水剂分子结构呈团型，分子结构中的胺阳离子与-PO32-、Ca2+与-PO32-形成物理交联，在水泥颗粒表面形成络合吸附层，阻碍水泥颗粒的相互接触，有效分散水泥颗粒，同时分子结构中的带正电荷的胺阳离子，会迅速地吸附于带有负电荷的泥土颗粒表面，阻碍PEO/PPO侧链对粘土颗粒的链插层反应，进一步地，PEO/PPO侧链的端基由于引入带有两个负电荷的亚磷酸官能团，与表面带有负电荷的粘土颗粒产生静电排斥，也起到避免PEO/PPO侧链对粘土颗粒的链插层反应，从而赋予本专利技术减水剂具有高减水率的同时，具有良好的耐泥性能。该减水剂分散性好，减水率高、泥土容忍度大，并具有一定的保坍性和早强性能。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种高减水耐泥型减水剂，所述高减水耐泥型减水剂的结构式如式(Ⅰ)所示：其中x为1～60的整数，y为1～150的整数，j为1～100的整数，k为1～250的整数；所述A为所述B为所述C为所述D为其中m为0～100的整数，n为20～250的整数。优选地，所述m为1～100的整数。本专利技术的另一目的，在于提供所述高减水耐泥型减水剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将水、3-丁烯-1-胺和H3PO3混匀，升温至40～45℃，缓慢滴加甲醛水溶液，滴加时间控制在1.5～2h，然后缓慢升温至75～85℃，继续反应1.5～2.5h，得到反应单体B；；(2)将水、胺基封端的APEG-CH2CH2-NH2、HPEG-CH2CH2-NH2、TPEG-CH2CH2-NH2和VPEG-CH2CH2-NH2中的一种和H3PO3混匀，升温至40～45℃，缓慢滴加甲醛水溶液，滴加时间控制在2.0～3.0h，然后缓慢加热升温至80～90℃，继续反应2.5～4.0h，得到活性大单体D；(3)将去离子水、分子量调节剂、反应单体A、反应单体B、反应单体C和活性大单体D混匀，升温至80～90℃，滴加引发剂的水溶液，滴加时间控制在2～3h，然后保温反应6～10h，降温至40～45℃，用NaOH溶液调节pH为7～8，即得所述高减水耐泥型减水剂。优选地，所述步骤(1)中3-丁烯-1-胺、H3PO3和甲醛水溶液的摩尔比为3-丁烯-1-胺：H3PO3：甲醛水溶液＝1.0:0.95:0.95；所述甲醛为质量浓度为37％的水溶液。优选地，所述步骤(2)中APEG-CH2CH2-NH2、HPEG-CH2CH2-NH2、TPEG-CH2CH2-NH2和VPEG-CH2CH2-NH2中的一种、H3PO3和甲醛的摩尔比为APEG-CH2CH2-NH2、HPEG-CH2CH2-NH2、TPEG-CH2CH2-NH2和VPEG-CH2CH2-NH2中的一种：H3PO3：甲醛＝1.0：(0.90～0.95)：(0.90～0.95)；所述甲醛为质量浓度为37％的水溶液。优选地，所述步骤(3)中反应单体A、反应单体B、反应单体C和活性大单体D的摩尔比为反应单体A：反应单体B：反应单体C：活性大单体D＝(0.3～1.0)：(1.0～3.0)：(0.5～4.0)：(1.0～3.0)；所述分子量调节剂的使用量为反应单体A、反应单体B、反应单体C和活性大单体D的摩尔总数的0.005％～5％；所述引发剂使用量为反应单体A、反应单体B、反应单体C和活性大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高减水耐泥型减水剂，其特征在于，所述高减水耐泥型减水剂的结构式如式(Ⅰ)所示：

【技术特征摘要】
1.一种高减水耐泥型减水剂，其特征在于，所述高减水耐泥型减水剂的结构式如式(Ⅰ)所示：其中x为1～60的整数，y为1～150的整数，j为1～100的整数，k为1～250的整数；所述A为所述B为所述C为所述D为其中m为0～100的整数，n为20～250的整数。2.根据权利要求1所述的高减水耐泥型减水剂，其特征在于，所述m为1～100的整数。3.根据权利要求1或2所述的高减水耐泥型减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将水、3-丁烯-1-胺和H3PO3混匀，升温至40～45℃，缓慢滴加甲醛水溶液，滴加时间控制在1.5～2h，然后缓慢升温至75～85℃，继续反应1.5～2.5h，得到反应单体B；(2)将水、胺基封端的APEG-CH2CH2-NH2、HPEG-CH2CH2-NH2、TPEG-CH2CH2-NH2和VPEG-CH2CH2-NH2中的一种和H3PO3混匀，升温至40～45℃，缓慢滴加甲醛水溶液，滴加时间控制在2.0～3.0h，然后缓慢加热升温至80～90℃，继续反应2.5～4.0h，得到活性大单体D；(3)将去离子水、分子量调节剂、反应单体A、反应单体B、反应单体C和活性大单体D混匀，升温至80～90℃，滴加引发剂的水溶液，滴加时间控制在2～3h，然后保温反应6～10h，降温至40～45℃，用NaOH溶液调节pH为7～8，即得所述高减水耐泥型减水剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中3-丁烯-1-胺、H3PO3和甲醛的摩尔比为3-丁烯-1-胺：H3PO3：甲醛＝1.0:0.95:0.95；所述甲醛为质量浓度为37％的水溶液。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中APEG-CH2CH2-NH2、HPEG-CH2CH2-NH2、TPEG-CH2CH2-NH2和VPEG-CH2CH2-NH2中的一种、H3PO...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小富，白淑英，赵利华，
申请(专利权)人：广西红墙新材料有限公司，广东红墙新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45