一种具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂及其制备方法，其中，一种具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂由酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、丙烯酸、不饱和多羟基单体以及具有双键、氨基和硫键的阻锈功能单体B通过共聚反应制得；酯化产物为具有苯环和羟基的阻锈功能单体A和不饱和酸通过酯化反应制得。本发明专利技术利用含苯环和羟基的阻锈功能单体A与不饱和酸酯化制得酯化产物参与共聚反应，使聚羧酸减水剂分子中带有苯环、氨基、羟基等基团，氨基中氮原子以及羟基能够提高与钢筋表面吸附能力，抑制钢筋表面电化学反应过程，同时氨基能在阴极表面结合H

【技术实现步骤摘要】
一种具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土外加剂
，特别涉及一种具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国经济持续快速发展，我国的基础设施建设力度以及规模也不断加大，混凝土构件的应用也越来越多。预应力高强混凝土管桩具有施工周期短、力学性能优异、性价比高、施工条件限制少等优点，较好地解决了打入式预制实心桩、钻孔灌注桩、振动沉管灌注桩等传统桩基础的弊病，广泛应用于桥梁、港口、码头等工程基础。
[0003]对于海工建筑和盐碱地区建筑，其周围含有大量的氯离子和硫酸根离子，易对钢筋混凝土产生腐蚀效应，破坏钢筋表面的钝化膜，引发钢筋锈蚀和膨胀，导致混凝土开裂，降低工程实际寿命。
[0004]目前主要使用添加阻锈剂亚硝酸盐等无机盐、醇胺类以及迁移型阻锈剂来防止钢筋锈蚀，然而无机盐阻锈剂的缺点是氯离子浓度大到一定程度时会加速钢筋锈蚀，会引起混凝土碱及料反应而影响坍落度，而醇胺类和迁移型阻锈剂虽然效果较好，但成本较高，而且迁移型阻锈剂后期涂覆在混凝土表面又使得施工复杂。因此，通过分子结构设计开发一种具有阻锈功能的聚羧酸减水剂，在混凝土应用过程中缓慢释放阻锈功能基团来达到钢筋抗锈蚀的目的，具有重要的意义。
[0005]如公告号CN108069634B，公开日2020年08年07日，名称为《一种含Gemini氨基酯的钢筋阻锈剂》的专利文件公开了由Gemini氨基酯与有机胺、酸复合，实现阻锈分子在钢筋表面形成结构优化的钝化膜、沉积膜和吸附膜共存的立体三维保护膜，从而达到阻锈效果。但该阻锈剂应用于混凝土工程时需要复配减水剂才可使用，难免会引起两种性能相互影响，叠加效果并不理想、相容性不好等问题；
[0006]如公告号CN109679035A，公开日2019年04月26日，名称为《一种防腐阻锈型聚羧酸系减水剂及其制备方法》的专利文件公开了以不饱和聚醚大单体、不饱和酸单体、防腐功能单体丙烯基
‑
苄基二乙烯三胺、阻锈功能单体三乙醇胺单油酸酯、引发剂、还原剂和去离子水进行共聚反应，在分子链段引入了氨基、羟基，在阻锈能力上虽有一定提升，但减水剂减水和保坍效果还较差，而且制备防腐功能单体丙烯基
‑
苄基二乙烯三胺单体步骤较为复杂。

技术实现思路

[0007]为解决
技术介绍
中提到的海工和盐碱地建筑的钢筋容易被腐蚀的问题，本专利技术提供了一种具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂，其中，由酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、丙烯酸、不饱和多羟基单体以及具有双键、氨基和硫键的阻锈功能单体B通过共聚反应制得；
[0008]所述酯化产物为具有苯环和羟基的阻锈功能单体A和不饱和酸通过酯化反应制得。
[0009]进一步地，所述不饱和多羟基单体为3
‑
(2,3,4
‑
三羟基苯基)
‑2‑
丙烯酸，具有如下
结构式：
[0010][0011]进一步地，所述酯化反应的阻聚剂为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；催化剂为负载型固体酸催化剂，优选为SO
42
‑
/SiO2‑
TiO2。
[0012]进一步地，所述酯化反应的温度为70～130℃，反应3～5h。
[0013]进一步地，所述阻锈功能单体A为N
‑
[2
‑
(2
‑
羟基乙氧基)
‑4‑
硝基苯基]乙醇胺，具有如下结构式：
[0014][0015]进一步地，所述不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。
[0016]进一步地，所述阻锈功能单体A和不饱和酸的摩尔比为1:1～4，所述催化剂的用量为不饱和酸和阻锈功能单体A总质量的0.5％～2％，所述阻聚剂的用量为不饱和酸和阻锈功能单体A总质量的0.5％～2％。
[0017]进一步地，所述阻锈功能单体B为烯丙基硫脲，本专利技术通过引入烯丙基硫脲参与共聚反应，使得聚羧酸减水剂分子中带有S的孤对电子能够与Fe空轨道形成配合物吸附膜，隔离有害物质与钢筋接触，进一步提高阻锈的效果。
[0018]进一步地，所述不饱和聚氧乙烯醚为分子量为1200
‑
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。
[0019]进一步地，所述共聚反应还包括氧化剂、还原剂和链转移剂，所述氧化剂用量为不饱和聚氧乙烯醚总质量的1％～3％，所述还原剂用量为不饱和聚氧乙烯醚总质量的0.5％～2％，所述链转移剂用量为不饱和聚氧乙烯醚总质量的0.5％～2.5％。
[0020]进一步地，所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠或过氧化氢。
[0021]进一步地，所述还原剂为2
‑
羟基
‑2‑
亚磺酸基乙酸、2
‑
羟基
‑2‑
亚磺酸基乙酸二钠盐、2
‑
羟基
‑2‑
磺酸基乙酸或2
‑
羟基
‑2‑
磺酸基乙酸二钠盐。
[0022]进一步地，所述共聚反应链转移剂为巯基乙酸、巯基乙醇、3
‑
巯基丙酸、3
‑
巯基丙酸异辛酯、磷酸三钠。
[0023]进一步地，所述酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、丙烯酸、阻锈功能单体B、不饱和多羟基单体的质量比为3～6:100:5～12:1～2.5:2～4。
[0024]本专利技术还提供一种具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂的制备方法，其中
[0025]将酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、丙烯酸、不饱和多羟基单体和阻锈功能单体B进行共聚反应制得具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂。
[0026]进一步地，所述共聚反应温度为常温。
[0027]进一步地，所述具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂的pH为6～7。
[0028]本专利技术提供的具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂，与现有的技术相比，具有以下技术原理和有益效果：
[0029]1、利用含苯环和羟基的阻锈功能单体A与不饱和酸酯化制得酯化产物参与下一步共聚反应，使聚羧酸减水剂分子中带有苯环、氨基、羟基等基团，氨基中氮原子以及羟基能够提高与钢筋表面吸附能力，抑制钢筋表面电化学反应过程，同时氨基能在阴极表面结合H+，降低阴极反应速率，增强钢筋的缓蚀效果；苯环作为刚性大位阻芳香族基团，在金属表面形成特殊的3d立体空间分布的吸附阻隔膜，提高阻隔膜的厚度，改善钢筋阻锈和缓蚀效果。
[0030]2、部分阻锈功能单体A中的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提高减水效果有利的羧酸基团，从而补偿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂，其特征在于，由酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、丙烯酸、不饱和多羟基单体以及具有双键、氨基和硫键的阻锈功能单体B通过共聚反应制得；所述酯化产物为具有苯环和羟基的阻锈功能单体A和不饱和酸通过酯化反应制得。2.根据权利要求1所述的具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂，其特征在于：所述不饱和多羟基单体为3
‑
(2,3,4
‑
三羟基苯基)
‑2‑
丙烯酸。3.根据权利要求1所述的具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂，其特征在于：所述阻锈功能单体A为N
‑
[2
‑
(2
‑
羟基乙氧基)
‑4‑
硝基苯基]乙醇胺。4.根据权利要求1所述的具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂，其特征在于：所述不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。5.根据权利要求1所述的具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂，其特征在于：所述阻锈功能单体A和不饱和酸的摩尔比为1:1～4。6.根据权利要求1所述的具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂，其特征在于：所述酯化反应的阻聚剂为4
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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；催化剂为负载型固体酸催化剂。7.根据权利要求1所述的具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂，其特征在于：所述阻锈功能单体B为烯丙基硫脲。8.根据权利要求1所述的具有阻锈功能的醚类聚羧酸减水剂，其特征在于：所述不饱和聚氧乙烯醚为分子量为1200
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3000的甲基烯丙醇聚氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小芳，方云辉，郭元强，柯余良，林志君，李格丽，
申请(专利权)人：重庆建研科之杰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：