一种梯度缓释型聚羧酸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梯度缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法和应用，涉及减水剂技术领域。本发明专利技术的梯度缓释型聚羧酸减水剂，包括以下重量份数的原料：醚类单体320～360份，不饱和酸14～18份，保坍单体15～20份，长保坍单体12～16份，链转移剂3～6份，金属催化剂8～12份，还原剂0.4～0.8份，氧化剂2～3份；保坍单体选自：丙烯酸羟乙酯、封端酰胺磷酸酯、马来酸酐、丙烯酸二甲胺基乙酯中的一种或两种以上；长保坍单体选自：甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或两种以上。本发明专利技术的梯度缓释型聚羧酸减水剂具有梯度缓释效果，可显著延长聚羧酸减水剂的保坍时间，满足长距离运输的要求。的要求。的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种梯度缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及减水剂
，特别是涉及一种梯度缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，城市人口密度不断增加，高层建筑的数量也越来越多，高层建筑施工时面临混凝土长距离输送的问题，提高了混凝土长时间保持流动性的要求。与此同时，近年来基于环保的目的，鼓励减少对天然骨料的依赖，采用机制砂或人工砂代替部分天然骨料，但是现有的机制砂或人工砂的仍存在含粉含泥量高、质量不佳等问题，对混凝土外加剂的保坍性能要求愈加苛刻。为提高保坍性能，通常在减水剂合成过程中加入丙烯酸羟乙酯等酯类保坍型单体，在水泥碱性条件下实现酯基的水解，从而释放出能够重新吸附在水泥颗粒表面的羧酸根离子。然而，单一保坍单体缓释时间有限，常用的丙烯酸羟乙酯又存在缓释速率过快的问题，很难实现混凝土的长时间保坍，严重影响施工进度和施工质量。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对上述问题，提供一种梯度缓释型聚羧酸减水剂，具有梯度缓释效果，可提高减水剂的保坍性能。
[0004]本专利技术的梯度缓释型聚羧酸减水剂，包括以下重量份数的原料：
[0005][0006]所述保坍单体选自：丙烯酸羟乙酯、封端酰胺磷酸酯、马来酸酐、丙烯酸二甲胺基乙酯中的一种或两种以上；所述长保坍单体选自：甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或两种以上。
[0007]专利技术人发现，传统的聚羧酸减水剂中用到的酯类单体如丙烯酸羟乙酯、马来酸酐等在水泥碱性环境下水解非常快，1h水解程度即可达到90％以上，只能满足短时间的保坍要求，难以维持混凝土长时间的流动性。而甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯等保坍单体，在碱性环境下，能维持长时间的水解，1h水解程度仅60％左右，1h后仍能保持水解，在2
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3h后水解程度达到90％。而现有技术中，一方面未能选择出合适种类的长保坍单体，以及短保坍与长保坍单体的合适比例，另一方面未能开发出合适的聚合工艺提
高长保坍单体的聚合转化率，因此得到的保坍型聚羧酸减水剂保坍时间短，不能满足混凝土实际生产和应用需求。
[0008]基于上述发现，专利技术人在减水剂体系中掺入两种或以上缓释速率或水解速度不同的酯类单体，并开发一种新型的聚合工艺，得到梯度缓释型聚羧酸减水剂，在水泥环境中长时间释放羧酸根离子，以达到梯度缓释的效果，显著延长聚羧酸减水剂的保坍时间，满足长距离运输的要求。
[0009]而且，本专利技术的梯度缓释型聚羧酸减水剂在含泥量高的机制砂混凝土中具有更明显的优势。含泥量高的混凝土，混凝土粘性大且对聚羧酸减水剂的吸附量多，普通保坍型聚羧酸减水剂被快速消耗，因此混凝土坍落度损失大，而梯度缓释型聚羧酸减水剂则能够长时间缓慢释放羧酸根离子，延长了其被消耗损失的时间，起到了长效保坍的作用。
[0010]在其中一个实施例中，所述原料还包括水540～630份。
[0011]在其中一个实施例中，所述醚类单体选自：甲基烯丙基聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚中的一种或两种。
[0012]在其中一个实施例中，所述醚类单体的分子量为3000～4000Da。醚类单体的分子量偏小(侧链较短)会导致减水剂的后期保坍能力不足，分子量偏大会导致聚合活性弱，转化率降低。
[0013]在其中一个实施例中，所述不饱和酸选自：丙烯酸、甲基丙烯酸、4
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乙烯基苯磺酸、2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸中的一种或两种以上。
[0014]在其中一个实施例中，所述链转移剂选自：甲基丙烯磺酸钠、次磷酸钠中的一种或两种。
[0015]在其中一个实施例中，所述金属催化剂选自：氯化亚铁溶液、硫酸亚铁溶液中的一种或两种。
[0016]在其中一个实施例中，氯化亚铁或硫酸亚铁水溶液的质量浓度为0.1％～0.5％。
[0017]在其中一个实施例中，所述还原剂选自：抗坏血酸、亚硫酸氢钠、吊白块(甲醛次硫酸氢钠)、莫尔盐(硫酸亚铁铵)中的一种或两种以上。
[0018]在其中一个实施例中，所述氧化剂选自：双氧水。
[0019]本专利技术还提供一种混凝土外加剂，包括高减水型聚羧酸减水剂和上述梯度缓释型聚羧酸减水剂。由于梯度缓释型聚羧酸减水剂中不饱和酸含量较少，其初始减水能力较差，通过与高减水型聚羧酸减水剂进行复配，可提高初始减水能力。
[0020]其中，高减水型聚羧酸减水剂可采用市售常见的高减水型聚羧酸减水剂，例如MH
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JS
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102聚羧酸减水剂。
[0021]在其中一个实施例中，高减水型聚羧酸减水剂和梯度缓释型聚羧酸减水剂的质量比为1：(0.8～1.2)。
[0022]本专利技术还提供一种上述梯度缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
[0023]S1、将醚类单体、链转移剂、金属催化剂和部分长保坍单体混合，加水溶解，得到溶液A；将不饱和酸、保坍单体和剩余的长保坍单体混合，加水溶解得溶液B；
[0024]S2、将溶液A与氧化剂混合均匀，同时开始滴加溶液B和还原剂，滴加完毕，保温一段时间，即得梯度缓释型聚羧酸减水剂。
[0025]在其中一个实施例中，所述S1中，配制溶液A时，添加的部分长保坍单体为长保坍
单体总质量的20％～30％。
[0026]在其中一个实施例中，所述S2中，溶液B的滴加时间为1.5～2.0h，所述还原剂的滴加时间为1.5～2.0h。
[0027]本专利技术采用一步法合成梯度缓释型聚羧酸减水剂，制备过程无需额外热源，节能环保，制备得到的梯度缓释型聚羧酸减水剂具有梯度缓释效果，可显著延长聚羧酸减水剂的保坍时间，满足长距离的泵送要求。
[0028]上述制备方法中，将长保坍单体分为两部分，分别配制成溶液A和溶液B，进行滴定，长保坍单体相比普通保坍单体疏水性更强，通过将部分长保坍单体加入到A溶液中，可以利用聚醚大单体提高其溶解性，采用部分滴加方式，则可以保证长保坍单体能够均匀分布在聚羧酸减水剂的分子链中，保坍效果更优。若将长保坍单体全部放置于溶液A或溶液B中，容易导致转化率降低，后期的保坍能力不足。
[0029]在其中一个实施例中，所述S2中，保温后加水至减水剂的质量浓度为38～42％。
[0030]在其中一个实施例中，所述S2中，反应初始温度为20～25℃。氧化剂与还原剂之间的氧化还原反应，为聚合反应提供了所需的自由基，无需额外提供热源来诱导聚合反应，实现了低温/常温聚合。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0032]本专利技术的梯度缓释型聚羧酸减水剂具有梯度缓释效果，可显著延长聚羧酸减水剂的保坍时间，满足长距离的泵送要求。而且，该减水剂在含泥量高的混凝土中具有更明显的优势，有利于减少对天然骨料的依赖，扩大机制砂的应用范围。本专利技术的制备方法简单易操作，无需额外的热源，节能环保。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯度缓释型聚羧酸减水剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：所述保坍单体选自：丙烯酸羟乙酯、封端酰胺磷酸酯、马来酸酐、丙烯酸二甲胺基乙酯中的一种或两种以上；所述长保坍单体选自：甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或两种以上。2.根据权利要求1所述的梯度缓释型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述原料还包括水540～630份。3.根据权利要求1所述的梯度缓释型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述醚类单体选自：甲基烯丙基聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚中的一种或两种，所述醚类单体的分子量为3000～4000Da。4.根据权利要求1所述的梯度缓释型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和酸选自：丙烯酸、甲基丙烯酸、4
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乙烯基苯磺酸、2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸中的一种或两种以上。5.根据权利要求1所述的梯度缓释型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述链转移剂选自：甲基丙烯磺酸钠、次磷酸钠中的一种或两种。6.根据权利要求1所述的梯度缓释型聚羧酸减...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金龙，黄福仁，邵强，钟开红，
申请(专利权)人：广州市建筑科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：