一种聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂，原料包含以下重量份：50～90份单体、0.1～1份链转移剂、0.1～2份引发剂、络合剂0.1～10份、聚乙二醇10～20份、中和剂1～30份、去离子水100～250份。单体包括丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酸二甲氨乙酯，络合剂为乙二胺四乙酸二钠、β‑环糊精。制得的聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂具有优异的多维度保护作用，使用后具有良好的净浆流动度和坍落度保持效果，适宜在水泥领域推广，具有广阔的发展前景。

【技术实现步骤摘要】
一种聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂及其制备方法
本专利技术涉及水泥领域，尤其涉及一种聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂及其制备方法。
技术介绍
砂石中的泥粉大致可分为三大类，分别是石灰石粉、碳酸钙和粘土，其中粘土成分则对于混凝土工作性能具有严重的不利影响。砂石中常见的粘土主要有蒙脱土、高岭土和伊利土三类，其化学组成均为硅铝酸盐，其粒径小、吸水性强、并具有胶体特性，由硅氧四面体晶片和铝氧八面体晶片两个基本单位组成，因为构成粘土的两种单元比例不同，形成了性质不同的粘土类型。研究显示，泥粉(主要指粘土)对于混凝土的性能主要起负面作用，含泥较高的砂石不仅严重影响混凝土的早期工作性能及后期力学性能，也造成资源和能源的严重浪费，严重影响混凝土体积稳定性，易出现混凝土裂缝。粘土对混凝土的影响是由于粘土具有较高的比表面积和层状结构，在混凝土中吸附较多的自由水，体积发生膨胀，同时粘土和胶凝材料对减水剂分子产生竞争性吸附，而且粘土对于减水剂的吸附速率和吸附量均数倍于水泥颗粒。在其他因素一致的情况下，含泥量较高的混凝土坍落度远小于正常混凝土，坍落度经时损失远大于正常混凝土，为保证混凝土施工，需要增加大量的水或者大幅度增加减水剂掺量以保证混凝土工作状态符合要求。大幅度增加减水剂掺量虽然能都增加混凝土的坍落度和流动性，但无法解决由于含泥量过高造成混凝土粘度大，不易泵送的问题，同时过高的减水剂用量不但增加的施工成本，也容易造成混凝土对用水量的敏感度增加，不利于混凝土质量控制。而通过增加用水量来实现混凝土的工作性能，将严重影响混凝土的强度指标，在施工中随意增加用水量是被严厉禁止的行为。同时粘土在硬化混凝土中形成粘土相，吸附覆盖于集料表面或形成松散的颗粒集合阻碍胶凝材料同骨料的粘聚力，从而在水泥石中形成软弱的界面过渡区和空穴区，降低混凝土的密实性，进一步降低混凝土的强度指标。粘土颗粒的体积稳定性很差，吸水时膨胀，干燥时收缩，含泥量过高的混凝土体积稳定性也将受到较明显的影响，造成混凝土裂缝现象。聚羧酸系减水剂因为其具备分子结构可设计性具有广阔的应用和发展前景。通常，聚羧酸减水剂由含羧基的主链和聚氧乙烯侧链构成，主链上的羧基提供静电斥力作用，而聚氧乙烯侧链则提供空间位阻作用，从而使拌合后的水泥浆体具有良好的分散性能。然而，当混凝土中使用的粗细集料含有黏土杂质(如蒙脱土、伊利土、高岭土等)时，聚羧酸的分散效果会大大降低。特别是蒙脱土对聚羧酸有很强的吸附性，蒙脱土对含有聚氧乙烯侧链的聚羧酸最大吸附量是415mg/g，大约是普通硅酸盐水泥的100倍。因为蒙脱土对聚羧酸的吸附，而使聚羧酸对水泥颗粒的分散性大大降低。因此，制备一种分子质量小但与粘土的吸附能力强，吸附方法全面的聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂是一项十分有意义的工作。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术第一方面提供了一种聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂，原料包含以下重量份：50～90份单体、0.1～1份链转移剂、0.1～2份引发剂、络合剂0.1～10份、聚乙二醇10～20份、中和剂1～30份、去离子水100～250份。作为一种优选的方案，所述单体为丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸羟乙酯中的至少一种。作为一种优选的方案，所述单体为丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酸二甲氨乙酯。作为一种优选的方案，所述丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酸二甲氨乙酯的摩尔比为(1.5～2):(4～4.5):(0.5～1.2):(0.5～1.4)。作为一种优选的方案，所述链转移剂为甲基丙烯磺酸钠、疏基乙酸、疏基丙酸、正十二硫醇中的至少一种。作为一种优选的方案，所述引发剂为过硫酸铵。作为一种优选的方案，所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠、β-环糊精。作为一种优选的方案，乙二胺四乙酸二钠与β-环糊精的重量比为(4～5):(2～3)。作为一种优选的方案，所述聚乙二醇的分子量为1100～1300。本专利技术第二方面提供了一种上述聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂的制备方法，步骤包含以下几步：(1)预先称取所需所有单体备用，升温至55～70℃，向反应容器中加入丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、链转移剂、去离子水，搅拌30～60分钟，充分溶解；(2)滴加丙烯酸和引发剂，保持滴加速度为1～2滴/秒，滴加反应时间2～3小时；(3)滴加反应完成后，继续反应1～2小时，之后加入中和剂调节pH；(4)加入络合剂和聚乙二醇，搅拌溶解完全，既得聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂。有益效果：1、本专利技术申请中的聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂分子质量小但与黏土吸附能力强于聚羧酸分子，优先被黏土吸附，填充到黏土的各结构当中，阻碍黏土对聚羧酸聚氧乙烯侧链的吸附，达到增强聚羧酸减水剂的效果。2、本专利技术申请中通过自由基聚合、络合剂与聚乙二醇的复配等制备的聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂能够在混凝土中多维度的保护聚羧酸系减水剂，先一步与混凝土中的膨润土、蒙脱土等发生表面和层间的双重吸附作用，同时络合金属离子，有效促进了聚羧酸系减水剂在混凝土中的分散作用。具体实施方式参选以下本专利技术的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本专利技术的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本专利技术并不限定于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂，其特征在于：原料包含以下重量份：50～90份单体、0.1～1份链转移剂、0.1～2份引发剂、络合剂0.1～10份、聚乙二醇10～20份、中和剂1～30份、去离子水100～250份。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂，其特征在于：原料包含以下重量份：50～90份单体、0.1～1份链转移剂、0.1～2份引发剂、络合剂0.1～10份、聚乙二醇10～20份、中和剂1～30份、去离子水100～250份。


2.根据权利要求1所述的聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂，其特征在于：所述单体为丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸羟乙酯中的至少一种。


3.根据权利要求2所述的聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂，其特征在于：所述单体为丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酸二甲氨乙酯。


4.根据权利要求3所述的聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂，其特征在于：所述丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酸二甲氨乙酯的摩尔比为(1.5～2):(4～4.5):(0.5～1.2):(0.5～1.4)。


5.根据权利要求4所述的聚羧酸系减水剂专用抗泥牺牲剂，其特征在于：所述链转移剂为甲基丙烯磺酸钠、疏基乙酸、疏基丙酸、正十二硫醇中的至少一种。


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【专利技术属性】
技术研发人员：曾炽，刘鹏，杜江，董清，华兴霞，胡光炜，
申请(专利权)人：贵州天威建材科技有限责任公司，中铁五局集团有限公司，中铁五局集团物资实业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52