一种减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及建筑外加剂技术领域，特别涉及一种减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法。所述减水剂包括：酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、乳化剂、引发剂溶液、链转移剂溶液、酯类大单体、丙烯酸、减缩功能单体和不饱和磺酸盐混合溶液。其制备方法中包括酯化产物制备；共聚反应；中和反应；利用椰油酸二乙醇酰胺与不饱和酸进行酯化制备酯化产物，具有成本低廉、操作简便的优点，而且所制得的酯化产物与减缩功能单体共聚反应，使聚羧酸减水剂主链上带有酰胺等亲水基团和减缩基团，所制备的聚羧酸减水剂具有较低的表面张力，有效降低混凝土的干燥收缩，有效提高了混凝土内部的力学性能和强度，具有显著的应用价值。著的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑外加剂
，特别涉及一种减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚羧酸减水剂作为新型减水剂，具有掺量低、减水率高、坍落度保持性好、收缩率小、与水泥和掺合料适应性相对较好、增强效果明显等一系列突出的性能，目前已广泛应用于各项工程领域中。随着国家大规模基础设施核电、水利、桥梁和各种大型工程的建设，对混凝土各方面性能要求不断的提高，减缩型聚羧酸减水剂是指既具有较高的减水率，同时又具有减少硬化混凝土干燥收缩的效果，这种多功能聚羧酸系减水剂已成为国内外研究的热点。
[0003]目前使用的减缩剂第一种主要有醇类，包括二醇、三醇及其同系物，此类物质沸点较低，易挥发，易燃，在工程实际中使用不方便。分子量大的醇具有掺量大，成本高等缺点；第二种为烷醇胺类物质也有很好的减缩效果，但是价格昂贵，在工程中难以推广。同时减缩剂会降低混凝土的强度，这也给减缩剂的推广带来一定影响。第三种是具有较好减缩功能的聚羧酸减水剂，该减水剂从分子结构引入了减缩基团，在具有高减水率的同时具有很好的减缩功能，但目前市场上的减缩型减水剂不仅减水率低而且减缩效果差。
[0004]专利CN 106380554 A，公开日为2017年02月08日，公开了一种脂类降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，采用聚乙二醇单甲醚与甲基丙烯酸甲酯进行酯化制备酯化单体，将酯化单体与不饱和磺酸、交联单体、阳离子单体在乳化剂和引发剂、链转移剂作用下进行聚合反应，然而该方案中所涉及的减水剂虽然具有较好的分散性，降粘、抗泥性能，但并未能降低混凝土干燥收缩以及提高混凝土强度等性能。综上，开发一种减缩型聚羧酸减水剂，降低混凝土的干燥收缩具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]为解决上述
技术介绍
中提到的现有减缩型减水剂不仅减水率低而且减缩效果差的问题，本专利技术提供一种减缩型聚羧酸减水剂，还包括以下成分：酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、乳化剂、引发剂溶液、链转移剂溶液、酯类大单体、丙烯酸、减缩功能单体和不饱和磺酸盐混合溶液；
[0006]其中，所述酯化产物包括具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸酯化产物；所述减缩功能单体为具有双键、乙氧基的单体。
[0007]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸酯化产物的制备方法包括以下步骤:
[0008]将不饱和酸、化合物A(即椰油酸二乙醇酰胺)加入反应容器中混合，在保护气体氛围中，加入催化剂、阻聚剂，并调节温度80～120℃，反应4～6h，即得到具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸酯化产物；
[0009]所述化合物A的结构为：
[0010][0011]其中，R为C
11
H
23
烷基。
[0012]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述不饱和酸为丙烯酸、马来酸酐、富马酸中的一种。
[0013]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述催化剂包括硫酸铈、三氧化二锑、对甲苯磺酸中的至少一种。
[0014]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述阻聚剂包括4-羟基哌啶醇氧自由基、4-叔丁基邻苯二酚、甲基对苯二酚中的至少一种。
[0015]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述不饱和酸和化合物A的摩尔比为1～3.5:1，所述催化剂的用量为不饱和酸和化合物A总质量的0.5％-3.5％，所述阻聚剂的用量为不饱和酸和化合物A总质量的0.3％～2％。
[0016]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述具有双键、乙氧基的减缩功能单体为三乙二醇二乙烯基醚。
[0017]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述不饱和聚氧乙烯醚为分子量为3000的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚或烯丙醇聚氧乙烯醚中的一种。
[0018]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述酯类大单体为分子量为1000-3000的单丙烯酸聚乙二醇酯，单甲基丙烯酸聚乙二醇酯，单甲氧基醚单丙烯酸聚乙二醇酯，单甲氧基醚单甲基丙烯酸聚乙二醇酯中的一种。
[0019]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述不饱和磺酸盐为3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠、3-丙-2-烯酰氧基丙烷-1-磺酸钾中的一种。
[0020]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述乳化剂由十二烷基苯磺酸钠和二乙二醇单月桂酸酯按1:2的质量比组成。
[0021]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述引发剂为过硫酸铵-次磷酸钠、双氧水-次磷酸钠、双氧水-抗坏血酸中的一种。
[0022]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述链转移剂为巯基乙酸、巯基丙酸、正丁硫醇中的一种。
[0023]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、酯类大单体、丙烯酸、减缩功能单体和不饱和磺酸盐的质量比为1～3:70:30:8～18:1～5:2～5。
[0024]在上述技术方案的基础上，进一步地，所述乳化剂用量为不饱和聚氧乙烯醚和酯类大单体总质量的0.9％-1.8％，所述引发剂用量为不饱和聚氧乙烯醚和酯类大单体总质量的2％-5％，所述链转移剂用量为不饱和聚氧乙烯醚和酯类大单体总质量的0.8％-3％。
[0025]本专利技术还提供一种如上任意所述减缩型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
[0026]将酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、乳化剂加入反应容器中混合，再分别滴加引发剂
溶液，链转移剂溶液，酯类大单体、丙烯酸、减缩功能单体和不饱和磺酸盐混合溶液，在常温下进行反应1.5～2h，反应结束后，保温一段时间，加入32％液碱调节pH至6～7，即得到减缩型聚羧酸减水剂。
[0027]本专利技术的有益效果是：
[0028]本专利技术提供的减缩型聚羧酸减水剂,利用酯化产物中含有单羟基酯化或双羟基酯化制得的混合物所制得的酯化产物参与下一步共聚反应，使聚羧酸减水剂主链上带有酰胺、羟基等亲水基团，所制备的聚羧酸减水剂具有较低表面张力，通过制备酯化产物引入到聚羧酸减水剂中，能有效降低混凝土毛细孔溶液的表面张力，从而降低混凝土干燥收缩。对于部分双羟基酯化后得到单体为交联单体，在聚合过程中实现部分交联，增加体系空间位阻效应，在水泥的碱性条件下，交联结构的水解较慢于含有酯基、酸酐等基团的单体共聚得到的减水剂，随着时间的延长逐渐水解而不断释放出对减水效果有贡献的羧酸基团，从而补偿了损失的减水率，达到保持坍落度的效果；酰胺具有亲水性，且易于形成分子内氢键，有利于保证分子构型的稳定，酰胺基会与水形成氢键而在水泥颗粒表面形成溶剂化水膜对水泥颗粒起到润滑作用，其水化凝胶产物呈紧密针状与其周围凝胶产物相互交织，因此提高了水泥的强度。本专利技术采用的酯类大单体参与共聚反应，使得减水剂分子链中接上长侧链结构，长侧链结构中带有酯基，在水泥碱性条件下不断水解释放出具有减水作用的羧基，起保坍作用，而且酯类大单体使得混凝土和易性提高；不饱和磺酸盐引入，能有效提高混凝土初始分散性性能。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减缩型聚羧酸减水剂，其特征在于，还包括以下成分：酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、乳化剂、引发剂溶液、链转移剂溶液、酯类大单体、丙烯酸、减缩功能单体和不饱和磺酸盐混合溶液；其中，所述酯化产物包括具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸酯化产物；所述减缩功能单体为具有双键、乙氧基的单体。2.根据权利要求1所述的减缩型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸酯化产物的制备方法包括以下步骤:将不饱和酸、化合物A加入反应容器中混合，在保护气体氛围中，加入催化剂、阻聚剂，并调节温度80～120℃，反应4～6h，即得到具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸酯化产物；所述化合物A的结构为：其中，R为C
11
H
23
烷基。3.根据权利要求2所述的减缩型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述不饱和酸为丙烯酸、马来酸酐、富马酸中的一种。4.根据权利要求2所述的减缩型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述催化剂包括硫酸铈、三氧化二锑、对甲苯磺酸中的至少一种。5.根据权利要求2所述的减缩型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述阻聚剂包括4-羟基哌啶醇氧自由基、4-叔丁基邻苯二酚、甲基对苯二酚中的至少一种。6.根据权利要求2所述的减缩型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述不饱和酸和化合物A的摩尔比为1～3.5:1，所述催化剂的用量为不饱和酸和化合物A总质量的0.5％-3.5％，所述阻聚剂的用量为不饱和酸和化合物A总质量的0.3％～2％。7.根据权利要求1所述的减缩型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述具有双键、乙氧基的减缩功能单体为三乙二醇二乙烯基醚。8.根据权利要求1所述的减缩型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述不饱和聚氧乙烯醚为分子量为3000的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚或烯丙醇聚氧乙烯醚中的一种。9.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小芳，史艳娜，方云辉，林艳梅，郭元强，朱少宏，
申请(专利权)人：科之杰新材料集团有限公司，
类型：发明
国别省市：