一种含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂及其制备方法，本发明专利技术通过引入空间位阻适当、水溶性更好的β‑环糊精结构单元，与富马酸进行酯化反应，合成了抗泥酯类单体；在水泥水化的碱性环境中，随着抗泥酯类单体的缓慢释放，引入到减水剂分子结构中的β‑环糊精由于其颗粒分布在0.53～1.78nm之间，与膨润土1.44～1.86nm的层间间距相近，可有效减弱减水剂分子与黏土层间的穿插作用，使得聚羧酸减水剂起到良好的抗泥和保坍作用；同时在减水剂分子结构上引入磷酸类单体来进一步提高其抗泥效果。本发明专利技术制备的含有环糊精侧基的抗泥保坍型聚羧酸减水剂具有掺量低、保坍时间长和抗泥性能强等优点，并且合成工艺简单，安全环保，生产成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂及其制备方法
本专利技术涉及混凝土外加剂合成
，具体提供一种含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂及其制备方法。
技术介绍
聚羧酸减水剂是一种高性能混凝土外加剂，由于其低掺、高减水、绿色环保以及功能性强等优点，已经在中低标号预拌混凝土行业得到广泛的应用。然而，聚羧酸减水剂对骨料含泥量较为敏感。随着优质砂石骨料资源的逐渐减少，骨料含泥量的不断增加，出现聚羧酸减水剂与水泥的适应性变差、混凝土流动度性较差、坍落度损失变快等一系列问题。单纯通过提高减水剂掺量不仅增加成本，而且无法有效解决混凝土保坍性等问题。从聚羧酸减水剂分子结构出发，引入抗泥功能性单体，开发出一种抗泥保坍型聚羧酸减水剂，可以很好的改善混凝土由于砂石含泥量高引起的一系列问题。目前，大多数减水剂厂家通过复配缓凝剂或泥土抑制剂来解决原材料含泥量高的问题，然而采用复配会带来混凝土凝结时间长、与减水剂相容性差等诸多问题。有研究者通过引入不饱和有机胺、端基含碳-碳双键硅烷或不饱和季铵盐等抗泥型单体来解决砂石料含泥量高的问题。虽然可以改善混凝土流动性的问题，但是混凝土坍落度损失较快，需要进一步研究。专利CN103819637A中公开了一种含β-环糊精和木质素的聚羧酸系减水剂，该专利技术通过引入β-环糊精提高混凝土的保水性和粘聚性，并在一定程度上提高混凝土强度，但其保坍和抗泥效果较差。专利CN102153711A中公开了一种缓凝型聚羧酸减水剂的制备方法，该专利技术制备的聚羧酸减水剂产品性能稳定、水泥适应性强、相容性好，混凝土减水率可达30～40％、保坍时间为3～5小时，但其抗泥效果较差。专利CN105837738A中公开了一种聚羧酸系阳离子抗泥剂及其制备方法和应用，该专利技术制备的聚羧酸减水剂产品在骨料含泥量相同的条件下，分散效果强，可提高混凝土强度，但其抗泥效果有限，且保坍效果不足。专利CN102229479A中公开了一种含β-环糊精的保水型聚羧酸系减水剂及其制备和使用方法，该减水剂具有良好的减水、保水性能，但其保坍效果较差，更未介绍其抗泥效果。近年来，人们通过引入β-环糊精提高减水剂的抗泥能力，但这样会影响减水剂的保坍效果，致使减水剂的坍落度损失较快或者使得减水剂分散性降低。因此，研究开发一种带有抗泥效果的缓释型保坍剂具有很高的应用价值。
技术实现思路
针对现有聚羧酸减水剂作为混凝土外加剂技术的不足，本专利技术提出了一种含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂的制备方法。具体技术方案如下：一种含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂的制备方法，具体步骤如下：1)按重量依次将9～12份富马酸、13～20份β-环糊精溶于N,N二甲基甲酰胺中，然后加入Vilsmeier-Haack盐溶液，在70～80℃下，反应10～12h，得到含有环糊精侧基的抗泥酯类单体；2)按重量依次将55～60份丙酮和105～110份三氯化磷于30℃下搅拌6h，继续滴加236-258份冰醋酸，滴加过程温度控制不超过40℃，滴加时间2h，滴加完成后室温下继续搅拌12～16h，即得到不饱和抗泥单体异丙烯膦酸；3)按重量依次将200～400份异戊烯醇聚氧乙烯醚单体，6～12份的步骤1)中得到的抗泥酯类单体，3～6份的步骤2)中得到的异丙烯膦酸，5～8份过氧化氢、2～6份酰胺类单体，60～70份酯类单体、不饱和羧酸类单体、0.2～0.5份还原剂和2～5份链转移剂在30～46℃的水溶液中进行自由基聚合反应4～5个小时，得到一种含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂，其中不饱和羧酸类单体为所述异戊烯醇聚氧乙烯醚单体重量的1.67％～3.5％。具体的，上述步骤3)中包括以下步骤：a)将异戊烯醇聚氧乙烯醚单体溶于水中，搅拌均匀，并加入过氧化氢，温度控制在34℃左右；b)将步骤1)中得到的抗泥酯类单体、步骤2)中得到的异丙烯膦酸、不饱和羧酸类、酯类单体与酰胺类单体溶于水中，作为A液；将链转移剂以及还原剂溶于水中，作为B液；c)同时滴加A液和B液，分别控制滴加时间在3.5h和3h，温度控制在36～46℃之间，滴加完全后，保温反应1h，再加入15～20g32％的液碱，并加水使固体含量为40％，得到含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂。优选的，所述不饱和羧酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸的一种或两种。优选的，所述异戊烯醇聚氧乙烯醚的数均分子量为2400。优选的，所述还原剂为抗环血酸、次磷酸钠、焦亚硫酸钠、焦磷酸亚铁的一种或两种。优选的，所述链转移剂为巯基丙酸、巯基乙醇、甲基丙烯磺酸钠的一种或两种。优选的，所述酰胺类单体为N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N，N-亚甲基双丙烯酰胺的一种或两种。优选的，所述酯类单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、羟烷基甲基丙烯酸酯的一种或两种以上组合。本专利技术还提供一种根据上述任一种制备方法制备获得的含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂。本专利技术方案的设计原理在于：引入空间位阻适当、水溶性更好的β-环糊精结构单元，与富马酸进行酯化反应，合成了抗泥酯类单体；在水泥水化的碱性环境中，随着抗泥酯类单体的缓慢释放，引入到减水剂分子结构中的β-环糊精由于其颗粒分布在0.53～1.78nm之间，与膨润土1.44～1.86nm的层间间距相近，可有效减弱减水剂分子与黏土层间的穿插作用，使得聚羧酸减水剂起到良好的抗泥和保坍作用；同时在减水剂分子结构上引入磷酸类单体来进一步提高其抗泥效果。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术合成的缓释型保坍剂其保坍时间可长达4～5个小时；(2)本专利技术合成的缓释型保坍剂不但保坍性能良好，还具有优良的抗泥性能；(3)本专利技术合成的缓释型保坍剂具有良好的缓释分散效果，对沙石含泥量高的混凝土，能够降低减水剂的成本；(4)本专利技术合成的缓释型保坍剂，反应温度低，合成过程无污染，属绿色环保产品。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术做进一步地详细说明：实施例11)抗泥酯类单体的制备：依次将9g富马酸、13gβ-环糊精溶于N,N二甲基甲酰胺中，然后加入一定量Vilsmeier-Haack的盐溶液，在70℃下，反应10h，得到含有环糊精侧基的抗泥酯类单体；2)按重量依次将58g丙酮和108g三氯化磷于30℃下搅拌6h，继续滴加248g冰醋酸，滴加过程温度控制不超过40℃，滴加时间2h，滴加完成后室温下继续搅拌14h，即得到不饱和抗泥单体异丙烯膦酸；3)含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂的制备：a)将300g异戊烯醇聚氧乙烯醚溶于200g水中，搅拌均匀，并加入5g过氧化氢，温度控制在34℃左右；b)将步骤1)中合成的9g抗泥酯类单体、步骤2)中合成的4.5g异丙烯膦酸、5g丙烯酸、65g丙烯酸羟乙酯与4g丙烯酰胺溶于90g水中，作为A液；将0.35g抗环血酸以及3.5g巯基丙酸溶于90g水中，作为B液；c)同时滴加A液和B液，分别控制滴加时间在3.5h和3h，温度控制在36～46℃之间，滴加完全后，保温反应1h，加入20g32％的液碱，并加水使固体含量为40％，得到含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂。实施例21)抗泥酯类单体的制备：依次将10g富马酸、15gβ-环糊精溶于N,N二甲基甲酰胺中，然后加入一定量Vilsmeier-Haack的盐溶液中，在70℃下，反应10h，得到含有环糊精侧基的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：1)按重量依次将9～12份富马酸、13～20份β‑环糊精溶于N,N二甲基甲酰胺中，然后加入Vilsmeier‑Haack盐溶液，在70～80℃下，反应10～12h，得到含有环糊精侧基的抗泥酯类单体；2)按重量依次将55～60份丙酮和105～110份三氯化磷于30℃下搅拌5h，继续滴加236‑258份冰醋酸，滴加过程温度控制不超过40℃，滴加时间2h，滴加完成后室温下继续搅拌12～16h，即得到不饱和抗泥单体异丙烯膦酸；3)按重量依次将200～400份异戊烯醇聚氧乙烯醚单体，6～12份的步骤1)中得到的抗泥酯类单体，3～6份步骤2)中得到的异丙烯膦酸，5～8份过氧化氢、2～6份酰胺类单体，60～70份酯类单体、不饱和羧酸类单体、0.2～0.5份还原剂和2～5份链转移剂在30～46℃的水溶液中进行自由基聚合反应3～5个小时，得到一种含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂，其中不饱和羧酸类单体为所述异戊烯醇聚氧乙烯醚单体重量的1.67％～3.5％。

【技术特征摘要】
1.一种含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：1)按重量依次将9～12份富马酸、13～20份β-环糊精溶于N,N二甲基甲酰胺中，然后加入Vilsmeier-Haack盐溶液，在70～80℃下，反应10～12h，得到含有环糊精侧基的抗泥酯类单体；2)按重量依次将55～60份丙酮和105～110份三氯化磷于30℃下搅拌5h，继续滴加236-258份冰醋酸，滴加过程温度控制不超过40℃，滴加时间2h，滴加完成后室温下继续搅拌12～16h，即得到不饱和抗泥单体异丙烯膦酸；3)按重量依次将200～400份异戊烯醇聚氧乙烯醚单体，6～12份的步骤1)中得到的抗泥酯类单体，3～6份步骤2)中得到的异丙烯膦酸，5～8份过氧化氢、2～6份酰胺类单体，60～70份酯类单体、不饱和羧酸类单体、0.2～0.5份还原剂和2～5份链转移剂在30～46℃的水溶液中进行自由基聚合反应3～5个小时，得到一种含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂，其中不饱和羧酸类单体为所述异戊烯醇聚氧乙烯醚单体重量的1.67％～3.5％。2.根据权利要求1所述的含有环糊精侧基的抗泥缓释型保坍剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中包括以下步骤：a)将异戊烯醇聚氧乙烯醚单体溶于水中，搅拌均匀，并加入过氧化氢，温度控制在34℃左右；b)将所述步骤1)中得到的抗泥酯类单体、步骤2)中得到的异丙烯膦酸、不饱和羧酸类、酯类单体与酰胺类单体溶于水中，作为A液；将...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪源，丁蓓，侯维红，纪宪坤，苑立东，
申请(专利权)人：武汉源锦建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42