超长缓释型聚羧酸保坍剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超长缓释型聚羧酸保坍剂及其制备方法，分子式为：

Super long and slow release polycarboxylic acid slump retention agent and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
超长缓释型聚羧酸保坍剂及其制备方法
本专利技术涉及混凝土
更具体地说，本专利技术涉及一种超长缓释型聚羧酸保坍剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，混凝土中使用的水泥变的更细、水胶比更低、胶体成分更加复杂，粉煤灰、矿粉、硅灰等各种掺合料的品质也是千差万别。与此同时，优质的砂、石集料日益匮乏，高含泥的砂石、水洗砂、山砂或人造尾矿砂以及二者的混合砂等劣质砂石料也逐步应用于各项大型工程，使得新拌混凝土流动性的保持也更加困难。虽然国内外一些聚羧酸类保坍剂的出现在一定程度上改善了新拌混凝土坍落度保持性差的问题，但由于一些设计、施工的特殊要求或者施工工艺及环境条件的限制，如：超长距离运输、超长时间浇筑、超长时间高温等等，往往造成新拌混凝土的坍落度保持时间短，保坍效果差，实际施工时易出现包裹性差、泌水、离析等问题。因此，亟需开发研究一种超长缓释型聚羧酸保坍剂来解决这一关键技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超长缓释型聚羧酸保坍剂及其制备方法，所得聚羧酸保坍剂能在混凝土的碱性环境下超长时间持续水解，不断释放出聚羧酸减水剂分子，补充水泥水化对减水剂的消耗，达到超长时间坍落度的持续保持，也对混凝土有一定的促早强效果；制备时工艺简单，条件易控制，可操作性高。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种超长缓释型聚羧酸保坍剂，分子式为：其中，a、b、c、d和n为聚合度且均为正整数，a＝12～18，b＝18～45，c＝12～27，d＝30～54，n＝50～90。优选的是，所述超长缓释型聚羧酸保坍剂的分子量为30000-80000。本专利技术还提供了一种超长缓释型聚羧酸保坍剂的制备方法，包括以下步骤：1)将4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯基醚和去离子水加入反应釜中，搅拌溶解得到A溶液；2)将A溶液加热升至起始反应温度，向A溶液中加入双氧水，并分别同时滴加丙烯酸、丙烯酸羟丙酯与马来酰氧乙基吡咯烷酮的去离子水混合溶液、巯基丙酸与抗坏血酸的去离子水混合溶液，滴加完毕后，继续保温反应，最后冷却至室温得到B溶液；3)调节B溶液的pH值为6～7，得到质量分数40％的超长缓释型聚羧酸保坍剂。优选的是，所述4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯基醚、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、马来酰氧乙基吡咯烷酮、巯基丙酸、双氧水和抗坏血酸的摩尔比为：1.0:(1.5～2.5):(1.0～1.5):(2.5～3.0):(0.35～0.45):(0.3～0.4):(0.035～0.045)。优选的是，在B溶液中加入氢氧化钠溶液，调节pH值为6～7，得到质量分数40％的超长缓释型聚羧酸保坍剂。优选的是，所述步骤3)中氢氧化钠溶液的质量分数为30％。优选的是，所述4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯基醚的分子量为2400～4000。优选的是，所述步骤2)中起始反应温度为25～35℃，滴加时间为1.5～2.0h，保温反应温度为30～40℃，保温反应时间为1.0～1.5h。优选的是，所述马来酰氧乙基吡咯烷酮按以下方法制备：于室温下，向反应釜中通氮气10min，然后依次加入羟乙基吡咯烷酮和马来酸酐，持续通氮气，搅拌、升温至50℃开始保温，控制反应温度在55～70℃之间，反应时间为1.0h，反应完毕后，通冷却水降温至45℃以下，停止通氮气，得到液体状的马来酰氧乙基吡咯烷酮单体。优选的是，所述羟乙基吡咯烷酮和马来酸酐的摩尔比为1.0:1.0。本专利技术至少包括以下有益效果：1)聚羧酸保坍剂分子中丙烯酸羟丙酯单元和马来酰氧乙基吡咯烷酮单元在混凝土的碱性环境下水解速度一快一慢，保证了其超长时间的持续水解，从而不断释放出减水剂分子来弥补水泥水化的消耗，实现超长时间坍落度的保持；2)聚羧酸保坍剂分子中马来酰氧乙基吡咯烷酮单元里的酰胺基在一定程度上能促进混凝土早期强度的增长；3)聚羧酸保坍剂分子水解释放的减水剂分子中仍含有部分乙基吡咯烷酮环状侧链结构，能起到一定的空间位阻作用，对减水剂的分散性具有增强作用；4)聚羧酸保坍剂的制备方法简单、条件易控制、可操作性高。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。本专利技术的主要原理是：在加热的条件下，利用马来酸酐与羟乙基吡咯烷酮发生亲核加成反应，得到马来酰氧乙基吡咯烷酮功能单体；采用4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯基醚与丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、马来酰氧乙基吡咯烷酮进行水溶液自由基共聚，从而制得持续释放时间超长、保坍性能优异且有一定促早强效果的超长缓释型聚羧酸保坍剂。本专利技术超长缓释型聚羧酸保坍剂，其结构通式为：其中，a、b、c、d和n为聚合度且均为正整数，a＝12～18，b＝18～45，c＝12～27，d＝30～54，n＝50～90；超长缓释型聚羧酸保坍剂的分子量为30000～80000。本专利技术超长缓释型聚羧酸保坍剂的制备方法，包括以下步骤：1)将4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯基醚和去离子水加入反应釜中，搅拌溶解得到A溶液；2)将A溶液加热升至起始反应温度，向A溶液中加入双氧水，并分别同时滴加丙烯酸、丙烯酸羟丙酯与马来酰氧乙基吡咯烷酮的去离子水混合溶液和巯基丙酸与抗坏血酸的去离子水混合溶液，滴加完毕后，继续保温反应，最后冷却至室温得到B溶液；3)在B溶液中加入质量分数30％的氢氧化钠溶液，调节pH值为6～7，得到质量分数40％的超长缓释型聚羧酸保坍剂；4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯基醚、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、马来酰氧乙基吡咯烷酮、巯基丙酸、双氧水和抗坏血酸的摩尔比为1.0:(1.5～2.5):(1.0～1.5):(2.5～3.0):(0.35～0.45):(0.3～0.4):(0.035～0.045)；4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯基醚的分子量为2400～4000；马来酰氧乙基吡咯烷酮按以下制备方法制得：室温下，向反应釜中通氮气10min，然后依次加入羟乙基吡咯烷酮和马来酸酐，持续通氮气，搅拌、升温至50℃开始保温，控制反应温度在55～70℃之间，反应时间为1.0h，反应完毕后，通冷却水降温至45℃以下，停止通氮气，得到液体的马来酰氧乙基吡咯烷酮单体；羟乙基吡咯烷酮、马来酸酐的摩尔比为1.0:1.0。实施例1(1)马来酰氧乙基吡咯烷酮的合成：室温下，向反应釜中通氮气10min，然后依次加入羟乙基吡咯烷酮和马来酸酐，持续通氮气，搅拌、升温至50℃开始保温，控制反应温度在55～70℃之间，反应时间为1.0h，反应完毕后，通冷却水降温至45℃以下，停止通氮气，得到液体的马来酰氧乙基吡咯烷酮单体；羟乙基吡咯烷酮、马来酸酐的摩尔比为1.0:1.0。(2)聚合反应：将分子量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超长缓释型聚羧酸保坍剂，其特征在于，分子式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种超长缓释型聚羧酸保坍剂，其特征在于，分子式为：



其中，a、b、c、d和n为聚合度且均为正整数，a＝12～18，b＝18～45，c＝12～27，d＝30～54，n＝50～90。


2.如权利要求1所述的超长缓释型聚羧酸保坍剂，其特征在于，所述超长缓释型聚羧酸保坍剂的分子量为30000-80000。


3.一种权利要求1～2任一所述的超长缓释型聚羧酸保坍剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯基醚和水加入反应釜中，搅拌溶解得到A溶液；
2)将A溶液加热升至起始反应温度，向A溶液中加入双氧水，并分别同时滴加丙烯酸、丙烯酸羟丙酯与马来酰氧乙基吡咯烷酮的水混合溶液、巯基丙酸与抗坏血酸的水混合溶液，滴加完毕后，继续保温反应，最后冷却至室温得到B溶液；
3)调节B溶液的pH值为6～7，得到超长缓释型聚羧酸保坍剂。


4.如权利要求3所述的超长缓释型聚羧酸保坍剂的制备方法，其特征在于，所述4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯基醚、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、马来酰氧乙基吡咯烷酮、巯基丙酸、双氧水和抗坏血酸的摩尔比为：
1.0:(1.5～2.5):(1.0～1.5):(2.5～3.0):(0.35～0.45):(0.3～0.4):(0.035～0.045)。

【专利技术属性】
技术研发人员：高玉军，李顺凯，沈尔卜，吴克雄，王文荣，
申请(专利权)人：中交二航武汉港湾新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42