一种抗泥型聚羧酸减水剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术属于建筑外加剂技术领域，涉及抗泥型聚羧酸减水剂、制备方法及应用。本发明专利技术通过将不饱和聚醚单体和羟基硅油的合成产物用于聚羧酸减水剂的制备，在聚羧酸减水剂分子的支链末端引入了硅氧烷结构，硅氧烷结构使得聚羧酸减水剂对黏土具有更强的抵抗性，分子支链的空间位阻效应得到了增强，其次，引入聚乙二醇和4,4‑二苯乙烯二甲酸的酯化产物，苯环结构使得聚羧酸减水剂分子支链不仅具有空间位阻效应，而且在碱性条件下缓凝水解，使得得到的聚羧酸减水剂的抗泥和分散保持性能较好。

【技术实现步骤摘要】
一种抗泥型聚羧酸减水剂、制备方法及应用
本专利技术属于建筑外加剂
，具体涉及一种抗泥型聚羧酸减水剂、制备方法及应用。
技术介绍
聚羧酸系减水剂对骨料的含泥量更为敏感，主要表现为聚羧酸系减水剂的减水分散能力严重下降、保坍效果差，导致硬化混凝土强度降低等。高骨料含泥量情况下，单纯提高聚羧酸系减水剂的掺量并不能解决减水率、保坍性等问题，这也是影响聚羧酸系减水剂在预拌混凝土行业大规模推广的重要原因。混凝土生产过程中使用到的粉料和砂石料中会含有一定量的泥土和各种无机盐，如硫酸盐、亚硫酸盐等，这些泥土和无机盐会吸附到水泥表面，与聚羧酸的吸附产生竞争，严重影响减水剂的使用效果和混凝土强度。CN101798197A使用复配的办法来解决骨料含泥量高的问题，但天然沸石粉和减水剂的搭配会带来使用上的不便，缓凝剂的加入会引起混凝土缓凝，带来施工及强度方面的影响。CN102358763A制备了一种抑制粘土副作用的外加剂，本质上属于一种小分子调节剂，本身减水率有限，应用中也需要与减水剂进行复配。但复配方法解决骨料含泥量问题时不但会带来成本大幅提高，还会发生有机无机组分的相容性、贮存稳定性等问题。CN102617811B公开了一种两性乙烯基聚合物混凝土抗泥剂的制备方法，使用甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚进行酯化反应制备聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯，然后再将聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯酸系单体、乙烯基阳离子单体和乙烯基磺酸盐单体通过自由基引发聚合，制备一种两性乙烯基聚合物混凝土抗泥剂，其能提高混凝土的抗泥性能，可有效抑制在使用聚羧酸系减水剂时砂石中的含泥量对混凝土工作性能的影响。但乙烯基阳离子单体价格较为昂贵，使得得到的混凝土抗泥剂的成本偏高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种综合性能较好，成本较低的抗泥型聚羧酸减水剂。本专利技术的另一个目的在于提供一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法。本专利技术还有一个目的在于提供一种抗泥型聚羧酸减水剂在建筑行业中的应用。本专利技术的技术方案如下：一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：(1)制备羟基硅油改性聚醚：在容器中加入羟基硅油、不饱和聚醚和催化剂，搅拌转速200-300r/min下搅拌，通入氮气，升温至100-120℃，恒温反应2-3h，冷却得到羟基硅油改性聚醚；羟基硅油的化学式为HO-Si(CH3)2O{Si(CH3)2O}nSi(CH3)2-OH，其中3≤n≤100。(2)制备酯化单体：在容器中加入聚乙二醇、4,4-二苯乙烯二甲酸、对甲苯磺酸、对苯二酚和氢醌，搅拌，通入氮气，升温至80-100℃，恒温反应3-5h，冷却得到酯化单体；(3)制备抗泥型聚羧酸减水剂：在容器中加入一定量的水，加入一定量的不饱和酸调节pH值为4-5，搅拌均匀，加入步骤(1)中得到的羟基硅油改性聚醚，升温至40-60℃，一次性加入双氧水，搅拌10min，在10-20min之内加入20-30％重量的溶液C，60min内滴加完剩下的溶液C和溶液D的混合溶液，20±3min内滴加完溶液E，继续保温反应30min，调节容器内混合溶液的pH至5～7，得到抗泥型聚羧酸减水剂；所述溶液C为还原剂和催化剂的水溶液；所述溶液D为不饱和酸、步骤(2)中得到的酯化单体和链转移剂的水溶液；所述溶液E为次磷酸钠的水溶液。优选的，步骤(1)中所述不饱和聚醚选自3-甲基-3-丁烯-1-聚氧乙烯基醚、烯丙基聚氧乙烯基醚和2-甲基烯丙基聚氧乙烯基醚中的一种或几种；步骤(1)中所述羟基硅油和不饱和聚醚的摩尔比为1:1～2；步骤(1)中所述催化剂选自螯合锡催化剂或负载型铂催化剂，使用量为不饱和聚醚重量的0.5-3％。螯合锡催化剂可以选自KRA-1或KRA-2(商品名)，负载型铂催化剂可以选自铂(0)负载在二氧化硅固体载体上的负载型催化剂。优选的，步骤(2)中所述聚乙二醇的分子量选自200、400和600中的一种或几种；步骤(2)中所述聚乙二醇和4,4-二苯乙烯二甲酸的摩尔比为1∶1～3；步骤(2)中所述对甲苯磺酸的重量为聚乙二醇和4,4-二苯乙烯二甲酸重量总和的2～5％；步骤(2)中所述对苯二酚和氢醌的重量比为99:1～1:99，所述对苯二酚和氢醌的重量总和为4,4-二苯乙烯二羧酸重量的0.5～2％。优选的，步骤(3)中所述水的加入量为使得得到的抗泥型聚羧酸减水剂的固含量为30～60％；步骤(3)中所述不饱和酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和马来酸中的一种或几种；步骤(3)中所述羟基硅油改性聚醚、不饱和酸和酯化单体B的重量比为100:10-20：5-15。所述固含量为混合溶液中非水成分的含量。优选的，步骤(3)中所述双氧水的使用量为羟基硅油改性聚醚重量的0.5～3.0％；步骤(3)中所述还原剂选自抗坏血酸、吊白块和亚硫酸氢钠中的一种或几种，使用量为羟基硅油改性聚醚重量的0.5～3.0％。优选的，步骤(3)中所述催化剂选自莫尔盐、硫酸亚铁和N,N-二甲基苯胺中的一种或几种，使用量为羟基硅油改性聚醚重量的0.5～1.0％；步骤(3)中所述链转移剂选自3-巯基丙酸、2-巯基丙醇、4-氰基-4-(苯基硫代甲酰硫基)戊酸和巯基乙醇中的一种或几种，使用量为羟基硅油改性聚醚重量的0.5～2.0％。优选的，步骤(3)中所述次磷酸钠的使用量为羟基硅油改性聚醚重量的0.2～1.0％。优选的，步骤(3)中所述溶液C的固含量为3-20％；步骤(3)中所述溶液D的固含量为70-80％；步骤(3)中所述溶液E的固含量为1-5％。所述固含量为混合溶液中非水成分的含量。/一种上述任一实施方案中所述的抗泥型聚羧酸减水剂制备方法制备出的抗泥型聚羧酸减水剂。一种上述任一实施方案中所述的制备方法制备出的抗泥型聚羧酸减水剂在建筑行业中的应用。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过将不饱和聚醚单体和羟基硅油的合成产物--羟基硅油改性聚醚用于聚羧酸减水剂的合成，在聚羧酸减水剂分子的支链末端引入了硅氧烷结构，硅氧烷结构与混凝土中的硅酸盐具有相类似的Si-O-Si结构，因此硅氧烷结构和混凝土之间形成强的物理相互作用，使得聚羧酸减水剂和混凝土之间的结合力也较好，从而更有效地包覆水泥颗粒，增加减水效果，并且能阻隔其他无机盐离子和泥土对水泥的吸附，大大提高了聚羧酸减水剂对黏土的抵抗性；2、引入聚乙二醇和4,4-二苯乙烯二甲酸的酯化产物，得到含刚性苯环结构的不饱和酯化单体，将其引入到聚羧酸的分子结构中，在孔溶液中不易发生收缩，不仅具有空间位阻效应，而且在碱性条件下能缓慢水解，聚羧酸高分子侧链形成羧基基团并释放出小分子的醇，羧基基团能吸附在水泥上从而保证了聚羧酸减水剂更牢固地吸附在水泥上而不容易被泥土吸附，释放出的小分子的醇可以插层到粘土中去从而降低粘土对聚羧酸减水剂的吸附，使得制备的聚羧酸减水剂的更好的抗泥效果、分散性和分散保持能力。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。如无特别指明，以下实施方案中的份数都为重量份数。实施例1(1)制备羟基硅油改性聚醚：在装有温度计、搅拌器、氮气导气管和回流冷凝器的容器中，加入50份化学结构为HO-Si(CH3)2O{Si(CH3)2O}3.2Si(CH3)2-OH的羟基硅油、100份3-甲基-3-丁烯-1-聚氧乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)制备羟基硅油改性聚醚：在容器中加入羟基硅油、不饱和聚醚和催化剂，搅拌转速200‑300r/min下搅拌，通入氮气，升温至100‑120℃，恒温反应2‑3h，冷却得到羟基硅油改性聚醚；(2)制备酯化单体：在容器中加入聚乙二醇、4,4‑二苯乙烯二甲酸、对甲苯磺酸、对苯二酚和氢醌，搅拌，通入氮气，升温至80‑100℃，恒温反应3‑5h，冷却得到酯化单体；(3)制备抗泥型聚羧酸减水剂：在容器中加入一定量的水，加入一定量的不饱和酸调节pH值为4‑5，搅拌均匀，加入步骤(1)中得到的羟基硅油改性聚醚，升温至40‑60℃，一次性加入双氧水，搅拌10min，在10‑20min之内加入20‑30％重量的溶液C，60min内滴加完剩下的溶液C和溶液D的混合溶液，20±3min内滴加完溶液E，继续保温反应30min，调节容器内混合溶液的pH至5～7，得到抗泥型聚羧酸减水剂；所述溶液C为还原剂和催化剂的水溶液；所述溶液D为不饱和酸、步骤(2)中得到的酯化单体和链转移剂的水溶液；所述溶液E为次磷酸钠的水溶液。

【技术特征摘要】
1.一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)制备羟基硅油改性聚醚：在容器中加入羟基硅油、不饱和聚醚和催化剂，搅拌转速200-300r/min下搅拌，通入氮气，升温至100-120℃，恒温反应2-3h，冷却得到羟基硅油改性聚醚；(2)制备酯化单体：在容器中加入聚乙二醇、4,4-二苯乙烯二甲酸、对甲苯磺酸、对苯二酚和氢醌，搅拌，通入氮气，升温至80-100℃，恒温反应3-5h，冷却得到酯化单体；(3)制备抗泥型聚羧酸减水剂：在容器中加入一定量的水，加入一定量的不饱和酸调节pH值为4-5，搅拌均匀，加入步骤(1)中得到的羟基硅油改性聚醚，升温至40-60℃，一次性加入双氧水，搅拌10min，在10-20min之内加入20-30％重量的溶液C，60min内滴加完剩下的溶液C和溶液D的混合溶液，20±3min内滴加完溶液E，继续保温反应30min，调节容器内混合溶液的pH至5～7，得到抗泥型聚羧酸减水剂；所述溶液C为还原剂和催化剂的水溶液；所述溶液D为不饱和酸、步骤(2)中得到的酯化单体和链转移剂的水溶液；所述溶液E为次磷酸钠的水溶液。2.根据权利要求1所述的抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述不饱和聚醚选自3-甲基-3-丁烯-1-聚氧乙烯基醚、烯丙基聚氧乙烯基醚和2-甲基烯丙基聚氧乙烯基醚中的一种或几种；步骤(1)中所述羟基硅油和不饱和聚醚的摩尔比为1:1～2；步骤(1)中所述催化剂选自螯合锡催化剂或负载型铂催化剂，使用量为不饱和聚醚重量的0.5-3％。3.根据权利要求1所述的抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述聚乙二醇的分子量选自200、400和600中的一种或几种；步骤(2)中所述聚乙二醇和4,4-二苯乙烯二甲酸的摩尔比为1∶1～3；步骤(2)中所述对甲苯磺酸的重量为聚乙二醇和4,4-二苯乙烯二甲酸重量总...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹烨，
申请(专利权)人：詹烨，
类型：发明
国别省市：福建,35