一种聚羧酸类减水剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种聚羧酸类减水剂及其制备方法和应用。所述聚羧酸类减水剂的制备原料按重量份数计包括：不饱和羧酸类单体30‑60份、硅氧烷4‑10份、聚醚多元醇20‑60份、氧化剂2‑8份和引发剂0.5‑3份。所述聚羧酸类减水剂在聚合物中引入亲疏水基团，改善混凝土含气量高且强度低的缺陷，同时提高减水剂分子抗硫酸盐吸附能力，使减水剂具有更加优异的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种聚羧酸类减水剂及其制备方法和应用
本专利技术属于建筑材料的混凝土外加剂领域，具体涉及一种聚羧酸类减水剂及其制备方法和应用。
技术介绍
聚羧酸减水剂能有效改善混凝土拌合物流动性能，减少混凝土用水量、降低水灰比，节约水泥用量，是一种新型高效减水剂，也已在高铁、桥梁、隧道、大坝等一系列重大工程中广泛使用。由于聚羧酸减水剂含有聚醚结构，在实际应用过程中具有含气量高的缺点，这使得混凝土含气量高且强度低。目前针对聚羧酸类减水剂的这一缺点，往往采用复配消泡剂的办法，这种方法简单易行但存在消泡剂分散性差，引起含气量的波动较大最终引起混凝土强度的波动。适当引气可以提高混凝土流动性、保水性、可泵性以及与混凝土的耐久性，但是过量引气，由于气泡直径过大，在施工的过程中这些气泡很难被振动去除，造成混凝土表面形成蜂巢状，不仅会影响混凝土的外观也会使混凝土强度降低。因此有必要合成聚羧酸减水剂低引气型产品。CN107337376A公开了一种聚羧酸超缓凝减水剂，该聚羧酸超缓凝减水剂包括质量百分比计：聚羧酸减水剂10-30％、保水剂0-1％、消泡剂0-0.1％、引气剂0-0.1％、缓凝剂2-15％、聚二甲基硅氧烷/蒙脱土纳米复合材料0.3-3％，其余为水，该聚羧酸超缓凝减水剂仍需添加消泡剂才能降低含气量，因此在施工时会产生大量气泡，会影响混凝土的外观，也会使混凝土强度降低。CN103359972A公开了一种制备清水混凝土的聚羧酸减水剂，其由以下物质按重量百分比组成：聚羧酸共聚物5.00％～60.00％，缓释型消泡剂0.02％～1.00％，消泡剂0.01％～1.00％，引气剂0.01％～1.00％，缓凝剂0.00％～10.00％以及余量的水。虽然该聚羧酸减水剂为减少气泡产生添加了缓释型消泡剂，但是在制备混凝土加水的瞬间，混凝土局部仍会出现气泡，影响混凝土的外观，也会使混凝土强度降低。因此，开发一种低引气型聚羧酸减水剂是本领域目前研究的重点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种聚羧酸类减水剂及其制备方法和应用。所述聚羧酸类减水剂在聚合物中引入亲疏水基团，改善混凝土含气量高且强度低的缺陷，同时提高减水剂分子抗硫酸盐吸附能力，使减水剂具有更加优异的性能。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种聚羧酸类减水剂，所述聚羧酸类减水剂的制备原料按重量份数计包括：不饱和羧酸类单体30-60份、硅氧烷4-10份、聚醚多元醇20-60份、氧化剂2-8份和引发剂0.5-3份。本专利技术采用加入不饱和羧酸类单体和聚醚多元醇为制备原料，制得聚羧酸超缓凝减水剂，使得混凝土的保水性提高，从另一方面提高混凝土的和易性，从而减少混凝土在不同温度下坍落度的变化，且制备得到的聚羧酸类减水剂为低引气型聚羧酸减水剂。本专利技术在聚羧酸减水剂中引入适当含量的硅氧烷来改善其引气性能，其化学性质稳定、使用范围广泛、挥发性低、无毒，且消泡能力比较突出。此外，硅氧烷分子间的作用力比普通烷烃化合物要弱的多，同分子量的碳氢化合物粘度低、表面张力弱、表面能小，可以形成超疏水表面膜，所以用硅氧烷改性的聚羧酸减水剂能改善传统聚羧酸减水剂吸附不稳定的缺点，硅氧烷引入到聚羧酸减水剂分子中，还可以缓解减水剂分子对硫酸盐的敏感性，提高减水剂分子抗硫酸盐吸附能力，从而使减水剂具有更加优异的性能。本专利技术所述聚羧酸类减水剂的制备原料中，不饱和羧酸类单体的含量为30-60份，例如可以是30份、32份、34份、36份、38份、40份、42份、44份、46份、48份、50份、52份、54份、56份、58份、60份等，优选为35-45份。本专利技术所述聚羧酸类减水剂的制备原料中，硅氧烷的含量为4-10份，例如可以是4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份等，优选为5-8份。本专利技术所述聚羧酸类减水剂的制备原料中，聚醚多元醇的含量为20-60份，例如可以是20份、25份、30份、32份、34份、36份、38份、40份、42份、44份、50份、55份、60份等，优选为30-45份。本专利技术所述聚羧酸类减水剂的制备原料中，氧化剂的含量为2-8份，例如可以是2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份等。本专利技术所述聚羧酸类减水剂的制备原料中，引发剂的含量为0.5-3份，例如可以是0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份等，优选为1.5-3份。优选地，所述不饱和羧酸类单体包括甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙烯基醚甲基丙烯酸酯或烯丙基聚氧乙烯基醚中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述硅氧烷包括硅烷偶联剂、乙烯基硅油或含氢硅油中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述聚醚多元醇的数均分子量为500-2000，例如可以是500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000等。优选地，所述聚醚多元醇包括聚丙二醇和/或聚乙二醇。优选地，所述氧化剂为双氧水。优选地，所述引发剂为硫酸盐、过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈中的任意一种或至少两种的组合。第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述的聚羧酸类减水剂的制备方法，所述聚羧酸类减水剂的制备方法包括以下步骤：(1)将不饱和羧酸类单体、聚醚多元醇和氧化剂混合，进行酯化反应得到预聚体；(2)将步骤(1)得到的预聚体、硅氧烷和引发剂混合，进行自由基聚合反应，得到所述聚羧酸类减水剂。优选地，步骤(1)所述酯化反应的温度为30-90℃，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃等，所述酯化反应的时间为3-8h，例如可以是3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h等。优选地，步骤(1)所述酯化反应的温度为65-75℃，所述酯化反应的时间为4-6h。优选地，步骤(2)所述自由基聚合反应的温度为45-95℃，例如可以是45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃等，所述自由基聚合反应的时间为2-6h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h等。优选地，步骤(2)所述自由基聚合反应的温度为60-90℃，所述自由基聚合反应的时间为3-5h。优选地，所述聚羧酸类减水剂的制备方法包括以下步骤：(1)将不饱和羧酸类单体、聚醚多元醇和氧化剂混合，在30-90℃下进行3-8h的酯化反应得到预聚体；(2)将步骤(1)得到的预聚体、硅氧烷和引发剂混合，在45-95℃下进行2-6h的自由基聚合反应，得到所述聚羧酸类减水剂。第三方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚羧酸类减水剂，其特征在于，所述聚羧酸类减水剂的制备原料按重量份数计包括：不饱和羧酸类单体30-60份、硅氧烷4-10份、聚醚多元醇20-60份、氧化剂2-8份和引发剂0.5-3份。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚羧酸类减水剂，其特征在于，所述聚羧酸类减水剂的制备原料按重量份数计包括：不饱和羧酸类单体30-60份、硅氧烷4-10份、聚醚多元醇20-60份、氧化剂2-8份和引发剂0.5-3份。


2.根据权利要求1所述的聚羧酸类减水剂，其特征在于，所述不饱和羧酸类单体包括甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙烯基醚甲基丙烯酸酯或烯丙基聚氧乙烯基醚中的任意一种或至少两种的组合。


3.根据权利要求1或2所述的聚羧酸类减水剂，其特征在于，所述硅氧烷包括硅烷偶联剂、乙烯基硅油或含氢硅油中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的任意一种或至少两种的组合。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚羧酸类减水剂，其特征在于，所述聚醚多元醇的数均分子量为500-2000；
优选地，所述聚醚多元醇包括聚丙二醇和/或聚乙二醇。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的聚羧酸类减水剂，其特征在于，所述氧化剂为双氧水。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的聚羧酸类减水剂，其特征在于，所述引发剂为硫酸盐、过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈中的任意一种或至少两种的组合。


7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭强强，娄平平，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，中科廊坊过程工程研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11