一种早强保坍型聚羧酸型减水剂及其制备方法技术

一种早强保坍型聚羧酸型减水剂及其制备方法，包括以下重量份数的组份：甲基烯丙基聚氧乙烯醚：0.8‑1.2份；N‑羟甲基丙烯酰胺：3‑5份；功能单体：2‑4份；丙烯酸：5‑9份；过硫酸铵：0.02‑0.04份，亚硫酸氢钠：0.01‑0.02份，链转移剂：0.005‑0.01份。本发明专利技术基于分子结构设计原理，以甲基烯丙基聚氧乙烯醚为原料，加入自制含有较多具有保塑性的羧基、酯基的功能单体，再引入具有早强作用的酰胺等基团，合成了兼有早强和保坍功能的新型聚羧酸减水剂，打破了该领域的技术偏见。

【技术实现步骤摘要】
一种早强保坍型聚羧酸型减水剂及其制备方法
：本专利技术涉及一种早强保坍型聚羧酸型减水剂及其制备方法。
技术介绍
：聚羧酸系减水剂由于众多突出优点，已成为目前国内应用量最大的一类减水剂，据统计2015年聚羧酸系减水剂(20％母液)产量已达6219万吨，占到高效减水剂市场产量的80％。然而，聚羧酸系减水剂存在的主要问题是采用的大单体同质化严重，与含泥量高的砂石料适应性差；配制混凝土的早期强度和坍落度损失常互为矛盾等。混凝土搅拌站为了解决这些问题，常采用复配缓凝剂、保坍剂、早强剂等方法，但复配组分不易控制，相容性差，搅拌站也常常很困扰。有技术人员引入β-糊精酯化中间体为共聚单体，使共聚物中含有大量的缓凝型基团，合成的超缓凝型梳形共聚物减水剂，缓凝效果明显，水泥净浆在长时间内流动损失较小，且不影响中后期强度。张光华等以丙烯酸、异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG)、甲基丙烯磺酸钠等为单体，采用含有酰胺基团的单体部分取代丙烯酸，通过水溶液聚合法制备出具有早强功能的聚羧酸系减水剂。刘晓等以端氨基甲氧基聚乙二醇(NPEG)作为侧链通过酰胺键与主链聚丙烯酸相连合成一类新型酰胺减水剂。与普通减水剂相比，掺有酰胺减水剂的混凝土含气量及坍落度保持能力、抗冻性能更优。但是在上述研究中，早强与保坍性能相矛盾(即在提高早强性能的同时，保坍性能会有所降低；而提高保坍性能的同时，早强性能会有所降低)。现有技术对此并没有很好解决之策。
技术实现思路
：本专利技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺点，提供了一种早强保坍型聚羧酸型减水剂及其制备方法，组份以及制备方法合理，有效的解决了早强与保坍性能相矛盾的问题，解决了现有技术中存在的问题。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种早强保坍型聚羧酸型减水剂，所述早强保坍型聚羧酸型减水剂的结构式如式(I)所示：其中n，x，y，z为正整数。优选的，所述早强保坍型聚羧酸型减水剂包括以下重量份数的组份：甲基烯丙基聚氧乙烯醚：0.8-1.2份；N-羟甲基丙烯酰胺：3-5份；功能单体：2-4份；丙烯酸：5-9份；过硫酸铵：0.02-0.04份，亚硫酸氢钠：0.01-0.02份，链转移剂：0.005-0.01份；所述功能单体的结构式如式(II)所示：优选的，所述功能单体按照如下步骤合成而成：取等物质的量的马来酸、酒石酸加入反应器中，加热至60-80℃，在回流冷凝的条件下搅拌反应20-50min后，再将等物质的量的三乙醇胺用恒压滴液漏斗滴入反应器中，继续升温至95-105℃，封闭反应5-6h，自然冷却即得到功能单体。优选的，所述链转移剂为疏基丙酸或疏基乙酸或异丙醇或甲基丙烯磺酸钠或烷基硫醇或烷基二硫代黄原酸酯类。一种早强保坍型聚羧酸型减水剂的制备方法，包括如下步骤：S1、向反应器中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚，N-羟甲基丙烯酰胺，功能单体和水，然后加热溶解；S2、当温度升至50-70℃时，加入亚硫酸氢钠，然后搅拌不少于10min；S3、再向反应器中分别用恒压滴液漏斗滴加配好的链转移剂溶液，丙烯酸溶液和过硫酸铵溶液，滴加速度0.15-0.30ml/min，然后保温继续反应1.0-1.5h；S4、反应结束后，冷却至20-30℃，再用氢氧化钠溶液调节pH值到6.5-7.5，即得到最终产物。优选的，在S3中，过硫酸铵溶液最后滴加完毕，延迟至少30min。优选的，在S4中，氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为30％-50％。优选的，所述链转移剂为疏基丙酸或疏基乙酸或异丙醇或甲基丙烯磺酸钠或烷基硫醇或烷基二硫代黄原酸酯类。优选的，在S3中，所述链转移剂溶液的浓度为0.20-0.30mol/L。优选的，在S3中，所述丙烯酸溶液的浓度为0.03-0.06mol/L；所述过硫酸铵溶液的浓度为0.03-0.06mol/L，所用过硫酸铵质量为乙烯基单体质量的2-4％，所用亚硫酸氢钠与过硫酸铵的摩尔比为1:1.5-2.5。与现有技术相比，本专利技术的优点是：本专利技术基于分子结构设计原理，以甲基烯丙基聚氧乙烯醚为原料，加入自制含有较多具有保塑性的羧基、酯基的功能单体，再引入具有早强作用的酰胺等基团，合成了兼有早强和保坍功能的新型聚羧酸减水剂，打破了该领域的技术偏见。附图说明：附图1是功能单体的红外谱图。附图2是减水剂的红外谱图。附图3是减水剂凝胶渗透色谱图(GPC)。附图4是1d龄期空白试样与掺减水剂水泥试样的XRD图谱。具体实施方式：为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图对本专利技术进行详细阐述。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种早强保坍型聚羧酸型减水剂，所述早强保坍型聚羧酸型减水剂的结构式如式(I)所示：其中n，x，y，z为正整数。所述早强保坍型聚羧酸型减水剂包括以下重量份数的组份：甲基烯丙基聚氧乙烯醚：0.8-1.2份；N-羟甲基丙烯酰胺：3-5份；功能单体：2-4份；丙烯酸：5-9份；过硫酸铵：0.02-0.04份，亚硫酸氢钠：0.01-0.02份，链转移剂：0.005-0.01份；所述功能单体的结构式如式(II)所示：自制含有较多具有保塑性的羧基、酯基的功能单体，在减水剂中同时引入具有早强作用的酰胺等基团，最终合成了兼有早强和保坍功能的新型聚羧酸减水剂。所述功能单体按照如下步骤合成而成：取等物质的量的马来酸、酒石酸加入反应器中，加热至60-80℃，在回流冷凝的条件下搅拌反应20-50min后，再将等物质的量的三乙醇胺用恒压滴液漏斗滴入反应器中，继续升温至95-105℃，封闭反应5-6h，自然冷却即得到功能单体。采用该种方法合成方法简便，产率较高。所述链转移剂为疏基丙酸或疏基乙酸或异丙醇或甲基丙烯磺酸钠或烷基硫醇或烷基二硫代黄原酸酯类。一种早强保坍型聚羧酸型减水剂的制备方法，包括如下步骤：S1、向反应器中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚，N-羟甲基丙烯酰胺，功能单体和水，然后加热溶解；S2、当温度升至50-70℃时，加入亚硫酸氢钠，然后搅拌不少于10min；S3、再向反应器中分别用恒压滴液漏斗滴加配好的链转移剂溶液，丙烯酸溶液和过硫酸铵溶液，滴加速度0.15-0.30ml/min，然后保温继续反应1.0-1.5h；S4、反应结束后，冷却至20-30℃，再用氢氧化钠溶液调节pH值到6.5-7.5，即得到最终产物。在S3中，过硫酸铵溶液最后滴加完毕，延迟至少30min。保证反应的彻底进行。在S4中，氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为30％-50％。控制本身的含水量。所述链转移剂为疏基丙酸或疏基乙酸或异丙醇或甲基丙烯磺酸钠或烷基硫醇或烷基二硫代黄原酸酯类。在S3中，所述链转移剂溶液的浓度为0.20-0.30mol/L。在S3中，所述丙烯酸溶液的浓度为0.03-0.06mol/L；所述过硫酸铵溶液的浓度为0.03-0.06mol/L，所用过硫酸铵质量为乙烯基单体质量的2-4％，所用亚硫酸氢钠与过硫酸铵的摩尔比为1:1.5-2.5。经过试验研究，采用上述浓度和质量的物质能够使得最终得到的减水剂具有较为优异的性能。以固定摩尔量的甲基烯丙基聚氧乙烯醚作为基数，其他原料与其的摩尔比以及反应温度作为因素设计进行正交试验，见表1：表1正交因素水平表然后对得到的减水剂按照如下方法进行性能测试：按GB/T8077-2012《混凝土外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种早强保坍型聚羧酸型减水剂，其特征在于：所述早强保坍型聚羧酸型减水剂的结构式如式(I)所示：

【技术特征摘要】
1.一种早强保坍型聚羧酸型减水剂，其特征在于：所述早强保坍型聚羧酸型减水剂的结构式如式(I)所示：其中n，x，y，z为正整数。2.根据权利要求1所述的一种早强保坍型聚羧酸型减水剂，其特征在于：所述早强保坍型聚羧酸型减水剂包括以下重量份数的组份：甲基烯丙基聚氧乙烯醚：0.8-1.2份；N-羟甲基丙烯酰胺：3-5份；功能单体：2-4份；丙烯酸：5-9份；过硫酸铵：0.02-0.04份，亚硫酸氢钠：0.01-0.02份，链转移剂：0.005-0.01份；所述功能单体的结构式如式(II)所示：3.根据权利要求2所述的一种早强保坍型聚羧酸型减水剂，其特征在于：所述功能单体按照如下步骤合成而成：取等物质的量的马来酸、酒石酸加入反应器中，加热至60-80℃，在回流冷凝的条件下搅拌反应20-50min后，再将等物质的量的三乙醇胺用恒压滴液漏斗滴入反应器中，继续升温至95-105℃，封闭反应5-6h，自然冷却即得到功能单体。4.根据权利要求2所述的一种早强保坍型聚羧酸型减水剂，其特征在于：所述链转移剂为疏基丙酸或疏基乙酸或异丙醇或甲基丙烯磺酸钠或烷基硫醇或烷基二硫代黄原酸酯类。5.如权利要求1所述的早强保坍型聚羧酸型减水剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、向反应器中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚，N-羟甲基丙烯酰胺，功能单体和水，然后加热溶解；S2、当温度升至50-7...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭俊华，彭军辉，朱开金，赵彦亮，刘菲，
申请(专利权)人：太原工业学院，
类型：发明
国别省市：山西,14