一种高减水高适应性聚羧酸减水剂及其制备方法技术

一种高减水高适应性聚羧酸减水剂及制备方法。本发明专利技术减水剂由烯丙基聚醚、丙烯酸、马来酸酐、乙烯基三乙氧基硅烷和甲基烯丙基磺酸钠五种单体聚合，同时还引入了适应性促进剂，获得聚羧酸减水剂；本发明专利技术减水剂对各种水泥中混合料和砂石具有优异的适应性，同时还具备较高的减水率。本发明专利技术制备方法操作简单、条件温和，有利于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种高减水高适应性聚羧酸减水剂及其制备方法
本专利技术属于混凝土外加剂领域，具体涉及一种高减水高适应性聚羧酸减水剂及其制备方法。
技术介绍
减水剂是水泥基材料中使用最广泛的一种外加剂。它能在不改变水泥基材料组分的条件下提高流动性、改善工作性，使其更容易拌合；在水泥基材料和易性、胶凝材料用量不变的条件下减少拌合用水量、提高强度和耐久性。聚羧酸系高性能减水剂是一系列具有特定分子结构和性能聚合物的总称，其具有掺量低、减水率高、对混凝土的干缩影响较小等许多独特的优点。通过对分子结构的设计与优化，可以合成出高性能的聚羧酸减水剂。目前国内水泥种类、品牌和型号不一，如普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。由于水泥中的混合料不同，导致水泥性能差别较大，有时甚至掺入不符合要求的混合料，使得水泥适应性难以控制。另外，随着聚羧酸高性能减水剂应用的增多，混凝土原材料越来越差，优质河沙被人工砂、机制砂代替，生产上遇到经时流动度损失大，和易性差等问题的现象不断增多，这不但影响施工，还会极大地影响混凝土的性能及质量。为了有效地解决聚羧酸减水剂与不同品种水泥、砂石之间日益严重的相容性问题，高减水高适应性聚羧酸减水剂的研究开发迫在眉睫。聚羧酸分子的可设计性强，通过不同功能结构单元的优化组合控制主链聚合度、侧链长度、官能团种类来实现聚羧酸减水剂的高性能化，但对于如何实现减水剂的高适应性仍需进一步研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种高减水高适应性聚羧酸减水剂及制备方法，本专利技术的减水剂对于各种水泥和砂石均具有优异的适应性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种高减水高适应性聚羧酸减水剂，按重量计，包括以下原料：350-400份烯丙基聚醚、20-40份丙烯酸、20-24份马来酸酐、5-8份乙烯基三乙氧基硅烷、4-6份甲基烯丙基磺酸钠、380-420份去离子水、5-8份适应性促进剂、3-5份过硫酸铵、16-19份双氧水、2-4份抗坏血酸、2-6份巯基乙酸和2-5份巯基丙酸。本专利技术高减水高适应性聚羧酸减水剂由烯丙基聚乙二醇醚、丙烯酸、马来酸酐、乙烯基三乙氧基硅烷和甲基烯丙基磺酸钠五种单体聚合而成，同时引入了与烯丙基聚醚配伍良好的高活性马来酸酐、与胶凝材料具有强键合作用的氧基硅烷，再与适应性促进剂结合，使得本专利技术聚羧酸减水剂在保证高减水率的前提，实现对多种水泥的适应性。优选的，所述适应性促进剂由硫酸铁、氯化铝、乙二胺四乙酸四钠中的一种或两种复配而成。优选的，所述适应性促进剂为硫酸铁和乙二胺四乙酸二钠。优选的，所述高减水高适应性聚羧酸减水剂包括以下原料：360份烯丙基聚醚、50份丙烯酸、22份马来酸酐、5份乙烯基三乙氧基硅烷、5份甲基烯丙基磺酸钠、400份去离子水、3份硫酸铁、3份乙二胺四乙酸四钠、3份过硫酸铵、17份双氧水、3份抗坏血酸、3份巯基乙酸和3份巯基丙酸。优选的，所述烯丙基聚醚为烯丙基聚乙二醇醚（APEG）。优选的，所述高减水高适应性聚羧酸减水剂的平均分子量为8000-12000。优选的，所述APEG的数均分子量为2200-2600g/mol。一种高减水高适应性聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：(1)向200重量份水中加入360份烯丙基聚乙二醇醚，进行溶解；(2)待APEG溶解后加入17重量份双氧水，3重量份过硫酸铵；(3)然后滴加总重量份数为59的巯基乙酸、巯基丙酸及抗坏血酸的混合水溶液，3-3.5小时滴完；(4)再滴加总重量份数为157的丙烯酸、甲基烯丙基磺酸钠、马来酸酐的混合水溶液，2.5-3小时滴完；(5)滴加总重量份数为61的硫酸铁、乙二胺四乙酸四钠和乙烯基三乙氧基硅烷的混合水溶液，2.5-3小时滴完；(6)所有物料滴加完成后，50-60℃保温反应1-2小时，降温至室温，得平均分子量为8000-12000的无色高减水高适应性聚羧酸减水剂。优选的，步骤（3）中，巯基乙酸、巯基丙酸、抗坏血酸和水的重量比为3:3:3:50。优选的，步骤（4）中，丙烯酸、甲基烯丙基磺酸钠、马来酸酐和水的重量比为30:5:22:100。优选的，步骤（5）中，硫酸铁、乙二胺四乙酸四钠、乙烯基三乙氧基硅烷和水的重量比为3:3:5:50。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术高减水高适应性羧酸减水剂通过五种单体中的双键聚合制得，具有多种官能团，协同发挥作用，对混凝土具有较高的减水率和适应性；引入了适应性促进剂，对水泥中不同的混合材料具有较强的螯合能力，有效阻隔砂石中泥土对减水剂的吸附，提高其适应性；引入烷氧基硅烷，其包含的-Si-OR基团通过自身水解得到反应活性很高的-Si-OH，可与其它材料表面的-OH通过缩聚反应而结合，能实现无机-有机、有机-有机界面间的化学粘结，将含双键的烷氧基硅烷通过自由基聚合引入聚羧酸减水剂的主链上，-Si-OR水解后可与胶凝材料化学键合，有着比静电吸附更强的结合能力有效提高减水剂对不同水泥，不同混合材的适应性；引入具有对称结构和吸电子性的马来酸酐，其结构中含有强极性的羧基，当聚合体中加入供电子聚醚和烷氧基硅烷，首先形成络合物，然后再进行自由基共聚生成具有交联体系的共聚物，可以明显提高减水剂分散和流动保持性能。（2）本专利技术的减水剂在转化率高、稳定性良好。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术进行进一步的说明。本专利技术聚羧酸高性能减水剂应用试验完全按照GB8077-2008《混凝土外加剂》实施；以下实施例所采用的试剂，若无特殊说明，均通过常规商业渠道获得。实施例1本实施例包括以下步骤;（1）在反应釜中加入底水200份(重量份数，下同)，室温下加入360份APEG进行溶解；（2）待APEG溶解后，加入17份双氧水，3份过硫酸铵，将反应釜温度升温至50℃；（3）保持反应釜温度处于50℃，缓慢滴加3份巯基乙酸、3份巯基丙酸及3份抗坏血酸溶于50份去离子水的混合溶液，控制滴加速率，3-3.5小时滴完；（4）缓慢滴加30份丙烯酸、5份甲基烯丙基磺酸钠、22份马来酸酐溶于100份去离子水的混合溶液，控制滴加速率，2.5-3小时滴完；（5）滴加3份硫酸铁、3份乙二胺四乙酸四钠和5份乙烯基三乙氧基硅烷溶于50份去离子水的混合溶液，缓慢地并控制滴加速率，2.5-3小时滴完；（6）所有物料滴加完成后50℃保温反应1小时后降温至室温，制得高减水高适应性聚羧酸减水剂。实施例2本实施例包括以下步骤：（1）在反应釜中加入底水200份(重量份数，下同)，室温下加入360份APEG进行溶解；（2）待APEG溶解后，加入16份双氧水，4份过硫酸铵，将反应釜温度升温至60℃；（3）保持反应釜温度处于60℃，缓慢滴加3份巯基乙酸、3份巯基丙酸及4份抗坏血酸溶于50份去离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高减水高适应性聚羧酸减水剂，其特征在于，按重量计，包括以下原料：350-400份烯丙基聚醚、20-40份丙烯酸、20-24份马来酸酐、5-8份乙烯基三乙氧基硅烷、4-6份甲基烯丙基磺酸钠、380-420份去离子水、5-8份适应性促进剂、3-5份过硫酸铵、16-19份双氧水、2-4份抗坏血酸、2-6份巯基乙酸和2-5份巯基丙酸。/n

【技术特征摘要】
1.一种高减水高适应性聚羧酸减水剂，其特征在于，按重量计，包括以下原料：350-400份烯丙基聚醚、20-40份丙烯酸、20-24份马来酸酐、5-8份乙烯基三乙氧基硅烷、4-6份甲基烯丙基磺酸钠、380-420份去离子水、5-8份适应性促进剂、3-5份过硫酸铵、16-19份双氧水、2-4份抗坏血酸、2-6份巯基乙酸和2-5份巯基丙酸。


2.根据权利要求1所述高减水高适应性聚羧酸减水剂，所述适应性促进剂由硫酸铁、氯化铝、乙二胺四乙酸四钠中的一种或两种复配而成。


3.根据权利要求1或2所述高减水高适应性聚羧酸减水剂，其特征在于，按重量计，包括以下原料：360份烯丙基聚醚、30份丙烯酸、22份马来酸酐、5份乙烯基三乙氧基硅烷、5份甲基烯丙基磺酸钠、400份去离子水、3份硫酸铁、3份乙二胺四乙酸四钠、3份过硫酸铵、17份双氧水、3份抗坏血酸、3份巯基乙酸和3份巯基丙酸。


4.根据权利要求1-3任一项所述高减水高适应性聚羧酸减水剂，其特征在于，所述烯丙基聚醚为烯丙基聚乙二醇醚。


5.根据权利要求1-4任一项所述高减水高适应性聚羧酸减水剂，其特征在于，所述高减水高适应性聚羧酸减水剂的平均分子量为8000-12000。


6.根据权利要求1-5任一项所述高减水高适应性聚羧酸减水剂，其特征在于，所述烯丙基聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，周婷婷，
申请(专利权)人：湖南加美乐素新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43