一种减缩型聚羧酸系减水剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种减缩型聚羧酸系减水剂及其制备方法和应用，该减水剂的原材料包括不饱和聚醚大单体、不饱和酸类单体和减缩型功能单体。还包括引发剂、链转移剂和去离子水，所述的不饱和聚醚大单体、不饱和酸类单体及减缩型功能单体的摩尔比为1:(4

【技术实现步骤摘要】
一种减缩型聚羧酸系减水剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及混凝土外加剂领域，具体涉及一种减缩型聚羧酸系减水剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]混凝土由于体积收缩所引起的开裂严重影响着混凝土结构的安全性、耐久性和美观性。从桥梁、路面等交通设施到沿海的海港工程结构，从民用建筑、商业建筑到工业建筑，开裂问题的影响都十分广泛。因此减小混凝土体积收缩，控制混凝土内部缺陷的产生对改善混凝土的应用性能至关重要。
[0003]目前，工程上应对混凝土的收缩问题，除了采取增设构造钢筋、设置施工缝、降低混凝土内外温差、加强湿养护等结构设计和调整养护制度等措施外，主要通过掺加膨胀剂、纤维或者减缩剂等方式来解决混凝土收缩带来的不利影响，这些措施对控制混凝土体积收缩都有一定效果，但也都存在一定的局限性。如：膨胀剂通常掺量较大且难以把控，对混凝土养护条件要求比较严格；掺加纤维能够起到分散混凝土收缩应力分布的作用，但并不能从根本上减少混凝土的收缩，并且纤维的价格高，与混凝土的相容性也有待进一步提高；减缩剂虽然对混凝土的收缩可以起到较好的抑制效果，但同样存在掺量较大(其掺量通常为聚羧酸系减水剂的十倍左右)、售价较高的问题，并且减缩剂在应用时还需要与减水剂等其他外加剂复配使用，存在减缩剂与其他外加剂的适应性问题，当减缩剂掺量过高时还会对混凝土的强度产生不利影响。
[0004]近年来，聚羧酸系减水剂的发展给混凝土工程技术的提升注入了新的活力。作为继磺酸盐系减水剂和萘系减水剂之后的第三代减水剂，聚羧酸系减水剂因为具有掺量小、减水率高、保坍性能好、绿色环保以及可功能化设计等诸多优点，已成为混凝土减水剂中的主流产品。作为一种高分子共聚物，聚羧酸系减水剂在合成时所用的单体选择范围比较广泛、分子结构的可设计性也较强，科研工作者根据聚羧酸系减水剂这一特点，相应的研发了缓释减缩型聚羧酸系减水剂、抗泥型聚羧酸系减水剂、降黏型聚羧酸系减水剂、早强型聚羧酸系减水剂以及功能复合型聚羧酸系减水剂等除了具有减水功能外兼具其它一种或者多种功能的、适用于不同混凝土工程的系列减水剂。本专利技术也正是基于聚羧酸系减水剂也的分子结构可设计性强的特点，提出的一种兼具高减水率和减缩特性的减缩型聚羧酸系减水剂及其制备方法，与掺加减缩剂、膨胀剂或者纤维等减缩技术相比，其应用于混凝土中时掺量少、减缩性能优良、减水率高、成本低、因本身具有减水性能因而无需再复配减水剂使用；与普通聚羧酸系减水剂相比，其减水性能优良，兼具较高的减缩特性，并且其制备工艺简单、合成温度低、工艺节能环保。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种掺量低，减缩效果优良，合成工艺简单、节能、环保的减缩型聚羧酸系减水剂及其制备方法和应用。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术采用异戊烯基聚氧乙烯醚、不饱和酸类单体、减缩型功能单体、链转移剂、引发剂和去离子水，通过分子结构设计，利用自由基共聚法制备兼具高减水率和优良减缩性能的聚羧酸系减水剂，具体方案如下：
[0008]一种减缩型聚羧酸系减水剂，该减水剂的原材料包括不饱和聚醚大单体、不饱和酸类单体和减缩型功能单体。
[0009]进一步地，所述的不饱和聚醚大单体、不饱和酸类单体及减缩型功能单体的摩尔比为1:(4
‑
6):(2
‑
5)，优选1:5:4。
[0010]进一步地，所述的不饱和聚醚大单体包括异戊烯基聚氧乙烯醚(TPEG)，其数均分子量为2800；
[0011]所述的不饱和酸类单体包括丙烯酸(AA)；
[0012]所述的减缩型功能单体包括丙烯酸丁酯(BA)。
[0013]进一步地，该减水剂的原材料还包括引发剂、链转移剂和去离子水。
[0014]进一步地，所述的引发剂包括氧化组分和还原组分，所述的氧化组分为所有单体总重量份的0.8
‑
1.2％，所述的还原组分为所有单体总重量份的0.12
‑
0.18％，采用外掺法计算称取；优选地，所述氧化组分为所有单体总重量份的1％，还原组分为所有单体总重量份的0.15％；
[0015]所述的链转移剂为所有单体总重量份的0.33
‑
0.37％，采用外掺法计算称取；优选地，所述链转移剂为所有单体总重量份的0.35％。
[0016]进一步地，所述的还原组分包括抗坏血酸(VC)、无水硫酸亚铁(FeSO4)或次磷酸钠(NaH2PO2)中的一种或多种，优选抗坏血酸(VC)，所述的氧化组分包括双氧水(H2O2)或者过硫酸盐的一种或多种，优选双氧水(H2O2)；
[0017]所述的链转移剂包括巯基乙酸、巯基丙酸或者甲基丙烯磺酸钠中的一种或多种，优选为巯基乙酸。
[0018]一种上所述减缩型聚羧酸系减水剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0019](1)按质量比，称取还原组分、链转移剂和去离子水混合均匀，配成A溶液；
[0020](2)按摩尔比，称取不饱和酸类单体和减缩型功能单体混合均匀，配成B溶液；
[0021](3)按质量比，往反应容器中加入不饱和聚醚大单体和去离子水，搅拌，使不饱和聚醚单体溶解于去离子水中；
[0022](4)按质量比，往反应容器中加入引发剂氧化组分，再将A溶液和B溶液加入反应容器中，开始聚合反应，整个聚合反应在水浴温度及搅拌的条件下持续进行；
[0023](5)待A溶液和B溶液加入完成后，补充一定量的去离子水使得所制备的聚羧酸系减水剂固含量为40
‑
41wt％，继续搅拌并保温完成聚合反应，之后将合成产品冷却至常温，采用碱溶液中和所制得的聚羧酸系减水剂母液至pH值为6
‑
7，即得到减缩型聚羧酸系减水剂。
[0024]进一步地，所述聚合反应的温度为38
‑
52℃，优选45℃，反应时间为3
‑
4h，优选3.5h。
[0025]进一步地，所述A溶液的滴加完成时间为3
‑
4h，优选3.5h，B溶液的滴加完成时间为2.5
‑
3.5h，优选3h，滴加完成后保温15min
‑
1h，优选30min；
[0026]所述搅拌器的搅拌速率为200
‑
700rad/min，优选400rad/min。
[0027]一种如上所述减缩型聚羧酸系减水剂的应用，该减水剂应用于降低胶凝材料收缩率，该减水剂在胶凝材料中的掺量为胶凝材料质量的0.1
‑
0.2％，优选0.15％。
[0028]本专利技术为了解决当前混凝土收缩引起的开裂问题时，并针对减缩剂、膨胀剂、纤维等在应对混凝土收缩问题的过程中存在的不足而提出的一种兼具高减水率和减缩特性的聚羧酸系减水剂及其制备方法，以满足混凝土工程对混凝土体积稳定性的技术要求。
[0029]本专利技术也正是基于聚羧酸系减水剂也的分子结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减缩型聚羧酸系减水剂，其特征在于，该减水剂的原材料包括不饱和聚醚大单体、不饱和酸类单体和减缩型功能单体。2.根据权利要求1所述的一种减缩型聚羧酸系减水剂，其特征在于，所述的不饱和聚醚大单体、不饱和酸类单体及减缩型功能单体的摩尔比为1:(4
‑
6):(2
‑
5)。3.根据权利要求1所述的一种减缩型聚羧酸系减水剂，其特征在于，所述的不饱和聚醚大单体包括异戊烯基聚氧乙烯醚；所述的不饱和酸类单体包括丙烯酸；所述的减缩型功能单体包括丙烯酸丁酯。4.根据权利要求1所述的一种减缩型聚羧酸系减水剂，其特征在于，该减水剂的原材料还包括引发剂、链转移剂和去离子水。5.根据权利要求4所述的一种减缩型聚羧酸系减水剂，其特征在于，所述的引发剂包括氧化组分和还原组分，所述的氧化组分为所有单体总重量份的0.8
‑
1.2％，所述的还原组分为所有单体总重量份的0.12
‑
0.18％；所述的链转移剂为所有单体总重量份的0.33
‑
0.37％。6.根据权利要求5所述的一种减缩型聚羧酸系减水剂，其特征在于，所述的还原组分包括抗坏血酸、无水硫酸亚铁或次磷酸钠中的一种或多种，所述的氧化组分包括双氧水或者过硫酸盐的一种或多种；所述的链转移剂包括巯基乙酸、巯基丙酸或者甲基丙烯磺酸钠中的一种或多种。7.一种如权利要求1
‑
6任一项所述减缩型聚羧酸系减水剂的制备方法，其特征在于，该方法包...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙振平，葛好升，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：