一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明专利技术中的聚羧酸系减水剂由不饱和聚醚单体Ⅰ、不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ、不饱和羧酸类单体、不饱和羧酸烷基酯、不饱和磷酸酯类单体、链转移剂、氧化剂、还原剂和去离子水在15～30℃下，通过水溶液自由基聚合，再加碱液调节pH补水制备而成。其不仅能够满足高强混凝土减水和坍落度保持性能的要求，更能够大幅度降低混凝土粘度，明显改善高强混凝土的工作性能，解决了以往聚羧酸减水剂坍损快和粘度过大的问题。本发明专利技术中制备方法可在常温生产，无需热源，具有生产设备简单、工艺合理、操作简单、生产效率高等优点，适合工业化生产和推广。

【技术实现步骤摘要】
一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂及其制备方法
本专利技术属于混凝土外加剂
，具体涉及一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂及其制备方法。
技术介绍
随着我国经济的快速发展和建筑水平的提高，对混凝土质量要求也越来越高。聚羧酸系高性能减水剂是近年来我国出现并应用的新一代建筑减水剂，其具有减水率高、掺量低、混凝土坍落度损失小、绿色环保等一系列优异性能，适应了高性能混凝土的发展，目前已广泛应用于房地产建筑、公路、铁路、桥梁、水利和水电等工程领域。随着混凝土技术的发展，混凝土逐步向高强、超高强化的方向迈进。高标号混凝土通常通过降低水胶比来获得超高的强度和耐久性能，其在高铁、桥梁、大坝和航空航天建筑中的应用已趋广泛。高标号混凝土虽然具有较好的力学性能，但配制的混凝土往往存在黏度大、流速慢的问题，不利于混凝土的运输和施工，因此对配制混凝土的外加剂提出了更高的要求。目前，为解决高标号混凝土的粘度问题，通常采用提高混凝土减水剂的掺量，尤其是更多采用减水率更高、保坍型更好的聚羧酸系减水剂。但普通聚羧酸系减水剂目前还存在对施工材料和环境比较敏感、与水泥的作用比较滞后等不足，普通聚羧酸系减水剂的掺量过大时轻则出现混凝土凝结时间过长，影响施工进度，重则造成混凝土后期泌水严重，严重危害混凝土的工程质量。因此，一种既能满足高强混凝土减水和坍落度保持性能要求又能在一定程度上降低高强混凝土粘度的聚羧酸系减水剂显得尤为迫切。为解决以上问题，国内也进行了一系列研究专利技术，CN105924592A公开一种降粘型聚羧酸系减水剂及其制备方法，设计合成出A、B两类减水剂，并将其复配而成。该方法制备A类聚羧酸减水剂的反应温度为30～65℃，B类减水剂的温度反应温度为40～65℃，反应温度较高，生产成本较高，生产周期较长，而且A类聚羧酸减水剂的聚醚单体TPEG分子量为600，对强度有所影响。CN103865007A公开了一种降粘型聚羧酸系减水剂制备方法，以无规聚氧化烯基醚不饱和酸酯、不饱和改性聚氧乙烯醚、不饱和酸烷基酯、(甲基)丙烯酸在引发剂和分子量调节剂作用下，通过水溶液共聚再加碱中和制备而成。该专利技术在羧酸共聚物分子结构中引入和控制一定量的疏水单元和疏水基团，起到降低该减水剂作用下水泥基材料粘性的作用，但该方法反应温度为50～70℃，反应温度较高，生产难以控制。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，该减水剂可以单独使用，也能与普通高性能减水剂复配使用，本专利技术在聚羧酸分子结构中引入一定量的疏水基团和缓释基团，其既能满足高强混凝土减水和坍落度保持性能要求，又能在一定程度上降低高强混凝土的粘度。同时，本专利技术还要提供兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的制备方法，该方法无需热源，可在常温生产，具有生产设备简单、工艺合理、操作简单、生产效率高等优点，适合工业化生产和推广。本专利技术所采用的技术方案是：提供一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，聚羧酸系减水剂由以下质量份数的原料反应制得：共聚单体350～380份，氧化剂3.0～4.0份，还原剂0.5～1.5份，链转移剂1.5～2.0份，去离子水450～500份；所述共聚单体包括不饱和聚醚单体Ⅰ、不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ、不饱和羧酸类单体、不饱和羧酸烷基酯和不饱和磷酸酯类单体，其中，两种不饱和聚醚单体总物质的量、不饱和羧酸类单体物质的量、不饱和羧酸烷基酯物质的量和不饱和磷酸酯类单体物质的量之比为：1.0:3.0～3.5:0.2～0.5:0.5～1.0。本专利技术在上述技术方案的基础上，可以做如下进一步改进：进一步地，不饱和聚醚单体Ⅰ为异戊烯醇聚氧乙烯醚、异丁烯醇聚氧乙烯醚中的一种或两种，其分子量为1000～1200。进一步地，不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ为异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，其分子结构由环氧乙烷和环氧丙烷分子链段嵌段，分子量为4000～4500。进一步地，不饱和羧酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸和衣康酸中的一种或多种，多种组合时其质量配比是任意的。进一步地，不饱和羧酸烷基酯为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯中的一种或多种，多种组合时其质量配比是任意的。进一步地，不饱和磷酸酯类单体为乙烯基磷酸二甲酯、烯丙基磷酸二甲酯和甲基丙烯酸-2-羟乙酯磷酸酯中的一种或多种，多种组合时其质量配比是任意的。进一步地，链转移剂为巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇和十二烷基硫醇中的一种或多种，多种组合时其质量配比是任意的，链转移剂的用量最好为不饱和聚醚单体总质量(低分子量不饱和聚醚单体Ⅰ+高分子量嵌段改性不饱和聚醚单体Ⅱ)的0.5～1.0％。进一步地，氧化剂为双氧水、过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种，多种组合时其质量配比是任意的，氧化剂的用量最好为不饱和聚醚单体总质量的1.0～1.5％。进一步地，还原剂为维生素C、吊白块、七水合硫酸亚铁、氯化亚铁、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、次亚磷酸钠、亚硫酸氢钠、连二硫酸钠和焦亚硫酸钠中的一种或多种，它们质量配比是任意的；还原剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的0.2～0.5％。本专利技术中兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的制备方法包括以下步骤：①将不饱和聚醚单体Ⅰ、不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ以及部分不饱和羧酸类单体和去离子水加入到反应釜中，搅拌溶解均匀，配置成质量分数为50～60％的底料溶液；②将还原剂、链转移剂和去离子水混合，配制成质量分数为1.0～2.5％的溶液A；将余下的不饱和羧酸类单体、不饱和羧酸烷基酯以及不饱和磷酸酯类单体和去离子水混合，配制成质量分数为40～55％的溶液B；③向反应釜中加入由氧化剂和剩余去离子水混合配成的质量分数为7.5～15％的溶液，并搅拌2～5min，得到混合底料溶液；④反应釜内温度在15～30℃下，采用恒流泵先将溶液A滴加到步骤③制得的混合底料溶液中，控制溶液A的滴加时间为2.5～3.0h，滴加5～10min后再开始滴加溶液B到步骤③制得的混合底料溶液中，控制溶液B的滴加时间为2.0～2.5h，两种溶液滴加完毕后，继续搅拌1.0～1.5h，最后用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节溶液pH值至5.0～7.0，补水，搅拌均匀得到固含量为40wt％的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂采用低分子量的不饱和聚醚单体和高分子量的嵌段不饱和聚醚单体进行自由基共聚，在分子结构中引入一定的憎水基团来降低其亲水亲油平衡值(HLB值)，减少其与水生成结合水，释放出更多的自由水。(2)本专利技术的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂分子结构中引入具有缓释功能的磷酸基团，使聚羧酸减水剂分子侧链上带有磷酸根，磷酸根具有两个负电荷，对水泥具有更强的吸附能力，提高与水泥中的硫酸根离子的竞争吸附能力，提高分散性，其既能满足高强混凝土减水和坍落度保持性能要求，又能在一定程度上降低高标号混凝土的粘度。(3)本专利技术用常温合成，采用水溶性氧化-还原引发体系，通过调整氧化-还原体系中氧化剂与还原剂用量，降低了引发剂分解成自由基的活化能，从而实现常低温条件下的自由基聚合反应。(4)本专利技术制备的兼具降粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于，所述聚羧酸系减水剂由以下质量份数的原料反应制得：共聚单体350～380份，氧化剂3.0～4.0份，还原剂0.5～1.5份，链转移剂1.5～2.0份，去离子水450～500份；所述共聚单体包括不饱和聚醚单体Ⅰ、不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ、不饱和羧酸类单体、不饱和羧酸烷基酯和不饱和磷酸酯类单体，其中，两种不饱和聚醚单体总物质的量、不饱和羧酸类单体物质的量、不饱和羧酸烷基酯物质的量和不饱和磷酸酯类单体物质的量之比为：1.0:3.0～3.5:0.2～0.5:0.5～1.0。

【技术特征摘要】
1.一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于，所述聚羧酸系减水剂由以下质量份数的原料反应制得：共聚单体350～380份，氧化剂3.0～4.0份，还原剂0.5～1.5份，链转移剂1.5～2.0份，去离子水450～500份；所述共聚单体包括不饱和聚醚单体Ⅰ、不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ、不饱和羧酸类单体、不饱和羧酸烷基酯和不饱和磷酸酯类单体，其中，两种不饱和聚醚单体总物质的量、不饱和羧酸类单体物质的量、不饱和羧酸烷基酯物质的量和不饱和磷酸酯类单体物质的量之比为：1.0:3.0～3.5:0.2～0.5:0.5～1.0。2.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述不饱和聚醚单体Ⅰ为异戊烯醇聚氧乙烯醚、异丁烯醇聚氧乙烯醚中的一种或两种，其分子量为1000～1200。3.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ为异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，其分子结构由环氧乙烷和环氧丙烷分子链段嵌段，分子量为4000～4500。4.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述不饱和羧酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸和衣康酸中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述不饱和羧酸烷基酯为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述不饱和磷酸酯类单体为乙烯基磷酸二甲酯、烯丙基磷酸二甲酯和甲基丙烯酸-2-羟乙酯磷酸酯中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述链转移剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：万甜明，舒豆豆，罗率，何年，杨志飞，
申请(专利权)人：四川同舟化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51