一种强吸附快分散的聚羧酸减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种强吸附快分散的聚羧酸减水剂及其制备方法，减水剂包括不饱和聚醚大单体、不饱和功能小单体、氧化剂、还原剂、分子量调节剂、生物质功能助剂，不饱和功能小单体的用量为不饱和聚醚大单体质量的5

【技术实现步骤摘要】
一种强吸附快分散的聚羧酸减水剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于减水剂领域，具体涉及一种强吸附快分散的聚羧酸减水剂及其 制备方法。

技术介绍

[0002]进入21世纪以来，在聚羧酸减水剂的推动下，各种特种混凝土应运而生， 如；泵送混凝土、流态自密实混凝土、水下不离散混凝土等。因此，聚羧酸减 水剂为现代工程中混凝土施工和发展提供了技术支柱。高性能混凝土具有高流 动性、高耐久性和高强度等优异特性，掺加聚羧酸减水剂和矿物掺合料是实现 混凝土高性能化最主要的技术途径。常用的矿物掺合料有：粉煤灰，矿渣，硅 灰以及石灰石粉等。基础设施、海工设施、超高层建筑等高性能混凝土中粉煤 灰、矿粉、硅灰等矿物掺合料用量超过50％。
[0003]现代混凝土大量掺加粉煤灰和矿粉等各类矿物掺合料，因此聚羧酸减水剂 的吸附分散作用已不仅仅局限于与水泥的作用，还与其在粉煤灰和矿粉等矿物 掺合料颗粒表面的吸附行为有关。然而，由于我国地域广阔，生产水泥的原材 料因地而异，水泥矿物组成复杂，用于生产制备混凝土的砂石原材料质量参差 不齐，粉煤灰、矿粉、硅灰等矿物掺合料品种也繁多。而矿物掺合料的种类以 及掺量均会对水泥与减水剂的相容性产生影响。随之而来的是，由于混凝土拌 合物中的各类原材料的相容性引起的混凝土早期工作性的问题，特别是各种胶 凝组分和外加剂之间的相容性，如混凝土早期流动性差、凝结硬化不正常、减 水剂过掺等。混凝土配合比普遍采用低胶材、大掺量矿物掺合料、低水胶比等， 带来的普通聚羧酸减水剂的适应性问题函待解决。
[0004]通过外加剂的合成技术手段，加强聚羧酸减水剂在各种胶凝材料间的吸附 性和分散性，提高聚羧酸减水剂与各种胶凝组分间的相容性，持续保持混凝土 流动度的经时状态、降低聚羧酸减水剂掺量是目前迫切需要攻关解决的外加剂 核心技术之一。但是，现有的聚羧酸减水剂与胶凝材料的相容性较差，导致聚 羧酸减水剂对胶凝材料的吸附性和分散效果较差。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种强吸附快分散的聚羧酸 减水剂及其制备方法，该聚羧酸减水剂可有效解决现有的减水剂存在的与胶凝 材料相容性差，导致混凝土早期流动性差、凝结硬化不正常、减水剂过掺的问 题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种强吸附快分散的聚羧酸减水剂，包括不饱和聚醚大单体、不饱和功能 小单体、氧化剂、还原剂、分子量调节剂、生物质功能助剂，不饱和功能小单 体的用量为不饱和聚醚大单体质量的5
‑
15％，氧化剂的用量为不饱和聚醚大单体 质量的0.1
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1％，还原剂的用量为不饱和聚醚大单体质量的0.1
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2％，分子量调节 剂的用量为不饱和聚醚大单体质量的0.1
‑
1％，生物质功能助剂的用量为不饱和 聚醚大单体质量的5
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15％。
[0008]上述方案中，通过不饱和聚醚大单体引入疏水性长侧链，主要起减水、分 散及分散保持等作用，它主要提供空间位阻等位阻斥力，影响着PCE的分散和 分散保持性能；通过不饱和功能小单体在主链上引入了大量强极性基团如磺酸 基、羧酸基、铵基等，主要起锚固、增溶，提供静电斥力等吸附驱动力，这是 聚羧酸减水剂吸附分散的基础，同时不饱和功能小单体的引入也降低了主链卷 曲程度，抑制分子构象收缩。通过调整氧化还原体系、分子量调节剂的种类和 用量，使得聚羧酸减水剂的分子量及其分布可被调节，聚羧酸减水剂的吸附效 率和提供空间位阻的能力被改善。生物质功能助剂是由部分丙烯酸与生物质材 料反应生成物、未完全反应丙烯酸、未完全反应生物质材料和次磷酸钠所组成， 如丙烯酸与葡萄糖反应生成葡萄糖内脂，具体反应过程如下：
[0009][0010]从聚合过程来看，生物质功能助剂具有较大的分子结构，同时未完全反应 生物质材料和丙烯酸与生物质材料反应生成物其聚合活性也与丙烯酸减小，使 得自由基的链增长反应变慢。此外，生物质功能助剂也具备微交联作用，具体 交联结果如下：
[0011][0012]从聚羧酸减水剂性能影响来看，生物质功能助剂被引入聚羧酸减水剂分子 结构中，一方面生物质功能助剂中存有的大量羟基能够与氢键通过范德华力吸 引大量的水分子，这些水分子能够在水泥颗粒上形成一层水化模，直接破坏了 水泥颗粒的结构，因此能够提高水泥浆的分散性及分散保持性；另一方面由于 它提高了聚羧酸减水剂的空间位阻，当水泥分子运动的过程中，会阻碍它们彼 此聚合，从而也提高了水泥浆中水泥颗粒的分散效果。此外，次磷酸钠与还原 剂(如抗坏血酸)共同作为还原组分，参与氧化还原反应，同时作为链转移剂， 控制聚羧酸减水剂分子量并在聚羧酸减水剂分子结构中引入磷酸基团。因此， 通过调整生物质功能助剂的种类及用量，可调控聚羧酸减水剂的合成效率、和 易性、吸附效率、保坍性等性能。
[0013]通过调整不饱和聚醚大单体与不饱和功能小单体的单体摩尔比、氧化剂、 还原剂、分子量调节剂及生物质功能助剂的种类和用量，可以显著改善混凝土 拌合物中各种胶
凝组分和外加剂之间的相容性，解决如混凝土早期流动性差、 凝结硬化不正常、减水剂过掺等问题。
[0014]具体来说，固定不饱和聚醚大单体的比例，通过调整不饱和功能小单体的 种类及比例，实现调整聚羧酸减水剂的分子构象、抑制分子链收缩，并且不饱 和功能小单体的比例越大，减水剂的初始减水率越大，减水剂掺量越低；通过 调整氧化剂和还原剂及分子量调节剂的种类和比例，可以调整聚羧酸减水剂的 分子量及分子量分布，不同种类的氧化剂和还原剂及分子量调节剂在自由基溶 液聚合反应中聚合速率不一样，聚羧酸减水剂的聚合条件、分子量及其分布力 也出现有规律的变化，氧化剂和还原剂及分子量调节剂反应活性越高，比例越 大，减水剂聚合起始温度越低，聚羧酸减水剂与各胶凝组分间的适应性越好， 但用量过高，减水剂分子量减小，吸附能力减弱，与各胶凝材料间的相容性变 差，最终导致减水率降低、掺量升高；通过调整生物质功能助剂的种类和用量， 可以调整聚羧酸减水剂合成时的升温速率、聚羧酸减水剂的保坍性、水泥的凝 结时间等，功能助剂用量越大，合成升温越慢、水泥净浆的经时流动性更稳定、 水泥凝结时间越长。
[0015]进一步地，不饱和聚醚大单体为4
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羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚 氧乙烯醚、异丁烯醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚和乙二醇单乙烯基聚 氧乙烯醚中的至少一种。
[0016]上述方案中，不饱和聚醚大单体可以提供适合聚羧酸减水剂的疏水性长侧 链，提供空间位阻等位阻斥力，主要起减水、分散及分散保持等作用。
[0017]进一步地，不饱和功能小单体为阴离子基团单体和或阳离子基团单体；阴 离子基团单体为丙烯酸类单体、磺酸类单体和磷酸基单体中的至少一种；阳离 子基团单体为二甲基烯丙基苯基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、三甲基烯丙 基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯 化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强吸附快分散的聚羧酸减水剂，其特征在于，包括不饱和聚醚大单体、不饱和功能小单体、氧化剂、还原剂、分子量调节剂、生物质功能助剂，不饱和功能小单体的用量为不饱和聚醚大单体质量的5
‑
15％，氧化剂的用量为不饱和聚醚大单体质量的0.1
‑
1％，还原剂的用量为不饱和聚醚大单体质量的0.1
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2％，分子量调节剂的用量为不饱和聚醚大单体质量的0.1
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1％，生物质功能助剂的用量为不饱和聚醚大单体质量的5
‑
15％。2.如权利要求1所述的强吸附快分散的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和聚醚大单体为4
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羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、异丁烯醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚和乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚中的至少一种。3.如权利要求1所述的强吸附快分散的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和功能小单体为阴离子基团单体和或阳离子基团单体；所述阴离子基团单体为丙烯酸类单体、磺酸类单体和磷酸基单体中的至少一种；所述阳离子基团单体为二甲基烯丙基苯基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵中的至少一种。4.如权利要求1所述的强吸附快分散的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸盐、过氧化氢和氢过氧化物中的至少一种。5.如权利要求1所述的强吸附快分散的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述还原剂为抗坏血酸、硫酸亚铁、硫酸亚铜、硫代硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、甲醛次硫酸钠、连二亚硫酸钠、次磷酸二氢钠、草酸和葡萄糖中的至少一种。6.如权利要求1所述的强吸附快分散的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨季雨，陈景，毕耀，汪金文，周继前，刘其彬，刘文康，严圣东，
申请(专利权)人：福建西建新材料有限公司湖北西建新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：