一种混凝土聚羧酸保坍剂的制备方法技术

本发明专利技术属于建筑外加剂技术领域，涉及一种混凝土聚羧酸保坍剂的制备方法，包括以下步骤，不饱和聚醚、不饱和酸、含羟基不饱和酯类单体和不饱和硅基磷酸酯通过自由基聚合，获得共聚产物，共聚产物中加入马来酸酐进行酯化反应，获得所述聚羧酸保坍剂；本发明专利技术在聚羧酸保坍剂分子结构中引入硅基磷酸酯，并且在共聚产物中加入马来酸酐进行酯化，获得保坍剂的保坍效果好，和易性好，经时损失后不泌水，具有很大的应用价值。

A preparation method of concrete polycarboxylate slump agent

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土聚羧酸保坍剂的制备方法
本专利技术属于建筑外加剂
，具体是一种混凝土聚羧酸保坍剂的制备方法。
技术介绍
随着聚羧酸减水剂用量的快速增长和使用范围的不断扩大，优质砂石集料日益匮乏和大量含泥集料的使用，及大量使用低品质掺合料导致水泥成分更加复杂，导致混凝土流动度损失过大。混凝土流动性的损失不但严重影响了工程的施工进度而且劣化了混凝土性能，甚至会严重降低混凝土构筑物的服役寿命。控制好混凝土的流动度的损失，更好的满足实际施工的需求是高性能混凝土迫切需要解决的问题。为了有效解决由混凝土保坍能力的不足所引起的工程应用问题，相关领域的研究人员发展了具有不同分子结构和性能特色的聚羧酸保坍剂，以适应混凝土的原材料需要和工程需要的选择。CN101786824A公开了一种保塑型聚羧酸减水剂的制备方法。该方法是由不饱和聚氧烷基醚单体、不饱和一元羧酸及其衍生物单体、不饱和二元羧酸及其衍生物单体和不饱和磺酸及其盐单体通过自由基聚合而成。该类聚合物虽然在一定程度上满足了坍落度和扩展度损失小的工程应用，然而这种结构的聚合物却无法满足夏季高温造成的水泥水化加快带来的混凝土流动度快速损失的问题。CN102976655A公开了一种保坍型聚羧酸的超塑化剂的制备方法。该方法是由不饱和聚醚大单体、不饱和酯化大单体、不饱和羧酸或其盐和不饱和羧酸酯小分子通过水性自由基聚合方法得到。该方法通过在聚合物主链引入不饱和羧酸酯共聚单体，并在水泥强碱条件下缓慢水解酯的反应机制来达到缓慢释放减水剂的主要吸附基团--羧基，从而达到不同时间的保坍缓释的效果。该类聚合物设计巧妙，可满足短或长时间混凝土流动性的工程应用。然而，在某些情况下尤其是机制砂中泥的含量较高时，这类羧酸聚合物依然存在保坍能力不足的情况。CN105646794B公开了一种保坍型磷酸基超塑化剂的制备方法及应用。这种磷酸减水剂是由不饱和聚醚、含磷酸基团不饱和羧酸酯和含双磷酸基团不饱和羧酸酯通过自由基聚合而成。这种磷酸类减水剂可保持较好的初始减水能力和长时间保坍性能，然而，在混凝土经时损失过程中，容易导致泌水现象，导致混凝土和易性差。
技术实现思路
本专利技术的目的是现有技术存在的不足，提供一种混凝土聚羧酸保坍剂的制备方法。本专利技术采用以下的技术方案，一种混凝土聚羧酸保坍剂的制备方法，包括以下步骤，S1：不饱和聚醚、不饱和酸、含羟基不饱和酯类单体和不饱和硅基磷酸酯通过自由基聚合，获得共聚产物；S2：在步骤S1获得的共聚产物中加入马来酸酐进行酯化反应，获得所述聚羧酸保坍剂；所述不饱和聚醚、不饱和酸、含羟基不饱和脂类单体和不饱和硅基磷酸酯的重量比为100:5～10:10～15:1～5。优选的，步骤S1中所述不饱和聚醚的通式如(1)所示，其中，R选自-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2-，15≤n≤100。优选的，步骤S1中所述不饱和酸选自丙烯酸及其金属盐、铵盐或有机胺盐，甲基丙烯酸及其金属盐、铵盐或有机胺盐和马来酸及其金属盐、铵盐或有机胺盐中的至少一种。优选的，步骤S1中所述含羟基不饱和酯类单体选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。优选的，步骤S1中所述不饱和硅基磷酸酯为双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯。双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯的结构如(2)所示。优选的，步骤S1中所述自由基聚合的具体步骤如下，(1)按所述不饱和聚醚和水重量比1:1～3将不饱和聚醚和水加入到反应釜中，搅拌溶解；(2)在5～25℃，加入浓度5～20wt％的氧化剂水溶液，搅匀；(3)加入由所述不饱和酸、含羟基不饱和酯类单体、不饱和硅基磷酸酯、链转移剂组成的混合溶液，搅拌均匀，在0.5～2小时内加入浓度10～20wt％的还原剂水溶液，加完在10～50℃恒温反应1～2小时，获得所述共聚产物；所述氧化剂、链转移剂和还原剂的用量分别为不饱和聚醚、不饱和酸、含羟基不饱和酯单体和不饱和硅基磷酸酯重量总和的的0.5％～2％、0.5％～1％和0.05％～1％。更优选的，步骤(2)中所述氧化剂选自过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的至少一种；步骤(3)中所述链转移剂选自2-巯基乙酸、3-巯基丙酸和2-巯基乙醇中的至少一种；步骤(3)中所述还原剂选自次磷酸钠、亚硫酸氢钠、雕白粉和L-抗坏血酸中的至少一种。优选的，步骤S2中所述共聚产物和马来酸酐的重量比为100:5～30。优选的，步骤S2中所述酯化反应的具体步骤如下，所述共聚产物、马来酸酐混合，加入阻聚剂，搅拌均匀，升温至60～80℃，加入催化剂，抽真空至-0.2～-0.4MPa，反应3～6小时，降温至室温，加入适量的碱性物质调节pH为6.0～7.0。更优选的，所述阻聚剂选自对苯二酚或吩噻嗪，阻聚剂用量为所述共聚产物的0.5～2％；所述催化剂选自对甲苯磺酸、浓硫酸或三氟甲磺酸，催化剂的用量为所述共聚产物的1～3％；所述碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钙、三乙醇胺、三乙胺、N,N-二甲基二乙醇胺、氢氧化钡和四甲基氢氧化铵中的至少一种。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术的聚羧酸保坍剂大分子结构中引入新型大单体不饱和聚醚，比常规的聚醚(如APEG、HPEG、TPEG)具有更高的聚合活性，可以得到侧链分布更加均匀的聚合物，具有优良的和易性能；(2)本专利技术的聚羧酸保坍剂大分子结构中引入的不饱和硅基磷酸酯，使分子侧链上带有磷酸根，磷酸酯在水泥水化过程中不断的水解释放出磷酸根，而磷酸根离子则会与水泥水化产物反应，减缓水化速度，延长水泥水化诱导期，从而起到保坍的作用；其次，磷酸根上进行硅烷化，调整聚合物在水泥颗粒上的吸附行为，实现了共聚物的持续缓慢吸附，使得分散及分散保持性能都得到了很好的保证，而且混凝土的和易性好，经时损失后不泌水。(3)本专利技术采用先共聚后酯化的方法，保护了聚合活性较大的聚醚大单体，防止在酯化过程中双键被破坏以及醚键的断裂；其次，通过酯化反应，引入了马来酸酐单体，使聚合物发生交联，在水泥水化过程中不断的水解释放出羧酸根，从而具有更好的保坍作用。具体实施方式以下藉由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士的了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如「上」、「内」、「外」、「底」、「一」、「中」等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当也视为本专利技术可实施的范畴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土聚羧酸保坍剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，/nS1：不饱和聚醚、不饱和酸、含羟基不饱和酯类单体和不饱和硅基磷酸酯通过自由基聚合，获得共聚产物；/nS2：在步骤S1获得的共聚产物中加入马来酸酐进行酯化反应，获得所述聚羧酸保坍剂；/n所述不饱和聚醚、不饱和酸、含羟基不饱和脂类单体和不饱和硅基磷酸酯的重量比为100:5～10:10～15:1～5。/n

【技术特征摘要】
1.一种混凝土聚羧酸保坍剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：不饱和聚醚、不饱和酸、含羟基不饱和酯类单体和不饱和硅基磷酸酯通过自由基聚合，获得共聚产物；
S2：在步骤S1获得的共聚产物中加入马来酸酐进行酯化反应，获得所述聚羧酸保坍剂；
所述不饱和聚醚、不饱和酸、含羟基不饱和脂类单体和不饱和硅基磷酸酯的重量比为100:5～10:10～15:1～5。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述不饱和聚醚的通式如(1)所示，



其中，R选自-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2-，15≤n≤100。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述不饱和酸选自丙烯酸及其金属盐、铵盐或有机胺盐，甲基丙烯酸及其金属盐、铵盐或有机胺盐和马来酸及其金属盐、铵盐或有机胺盐中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述含羟基不饱和酯类单体选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述不饱和硅基磷酸酯为双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯。


6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述自由基聚合的具体步骤如下，
(1)按所述不饱和聚醚和水重量比1:1～3将不饱和聚醚和水加入到反应釜中，搅拌溶解；
(2)在5～25℃，加入浓度5～20wt％的氧化剂水溶液，搅拌均匀；
(...

【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