一种聚羧酸盐高效减水剂制造技术

本发明专利技术公开了一种聚羧酸盐高效减水剂，由交联羧酸盐聚合物和消泡剂组成。本发明专利技术交联羧酸盐聚合物分子侧链上的磷酸酯基团与原有的羧基相比和混凝土中的钙离子具有更强的络合能力，进而提升了交联羧酸盐聚合物在混凝土颗粒表面的吸附能力；由于吸附能力的提升，颗粒表面吸附的交联羧酸盐聚合物增多，使表面具有更高的静电斥力及空间位阻，有利于混凝土的分散。此外，本发明专利技术制备的聚羧酸盐高效减水剂不仅能提升混凝土的分散性和强度，也能提升水泥净浆的流动性。净浆的流动性。

【技术实现步骤摘要】
一种聚羧酸盐高效减水剂


[0001]本专利技术涉及混凝土添加剂
，尤其涉及一种聚羧酸盐高效减水剂。

技术介绍

[0002]水泥混凝土作为建筑行业最大的耗材，需求量逐年增加，据统计,全世界年产水泥量已超过20亿吨；混凝土的产量也超过了60亿立方米。减水剂作为改善预拌混凝土性能重要的成分之一，已经不可或缺的一部分。它可以保证混凝土在具有一定坍落度和和易性的前提条件下，同时具备缓凝、减水、提高后期强度的功能，还可以节约预拌混凝土用水量及水泥用量。聚羧酸盐减水剂是近几年来新兴起的新一代减水剂，因其有诸多的优点，被广泛推崇和研究。
[0003]CN 109705253 A公开了一种聚羧酸盐减水剂的制备方法，步骤如下：将占反应单体总质量5％～15％的引发剂与5％～45％的去离子水在搅拌下混合，得到混合液A；将0.5％～10％的不饱和单体与0.25％～30％的去离子水搅拌下混合，得到混合液B；在反应釜内加入占20％～30％的对苯乙烯磺酸钠，10％～12％的马来酸酐和35％～60％的去离子水，在搅拌下充分溶解，加入0.01％～0.05％硫酸亚铁；将反应釜的温度加热至80℃～100℃后，将混合液A和B在60～120min内滴加至反应釜内；将反应釜内液体的温度保持在80℃～95℃，保持1～2h，再往反应釜内加入液碱，直至其pH值在3.5～5.5之间即可，该工艺简单、性能稳定，且可与萘系减水剂复配使用，减水效果好。
[0004]CN 107010865 A公开了一种改性聚羧酸减水剂，其具体质量组份如下,葡萄糖酸钠5～35kg，羟丙基甲基纤维素0.5～4kg，柠檬酸钠2～3kg，十二烷基硫酸钠0.1～0.2kg，氢氧化钠0.5～2kg。该专利技术制备的改性聚羧酸减水剂可以防止混凝土坍落度损失而不引气明显缓凝，流动性保持性好、水泥适应广、分子构造上自由度大，对混凝土增强效果显著。
[0005]现有的聚羧酸盐减水剂存在着减水率不高，对混凝土力学影响影响较大，对水泥净浆的流动性有影响。

技术实现思路

[0006]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所解决的技术问题是：(1)提供一种具有优良减水性能的聚羧酸盐高效减水剂，能够降低混凝土中水的添加量，在满足使用需求的前提下节省原料的用量；(2)提升聚羧酸盐高效减水剂分子对混凝土颗粒的吸附能力，提升减水剂对混凝土颗粒的分散性、易和性。
[0007]聚羧酸盐高效减水剂广泛应用于混凝土材料中，可以增加混凝土颗粒的分散性。传统的木质素基和萘基减水剂可以在颗粒表面形成带电层，并通过带电层的排斥作用达到分散效果，进而减少水分的使用量。相比于上述两类减水剂，聚羧酸盐高效减水剂通常为由主链和侧链组成的聚合物；聚羧酸盐高效减水剂的侧链较长，可以伸展到液相中，并提供空间位阻以防止颗粒的团聚。侧链中通常含有疏水和亲水两种基团，亲水性基团伸展到液相可以形成吸附层，而疏水基团可以吸附在水泥颗粒表面，从而促进扩散。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种聚羧酸盐高效减水剂，所述聚羧酸盐高效减水剂由改性聚羧酸盐高效减水剂和消泡剂组成；所述改性聚羧酸盐高效减水剂为高分散羧酸盐聚合物、交联羧酸盐聚合物中的任意一种。
[0010]优选的，所述消泡剂为聚醚类消泡剂、高碳醇类消泡剂、脂肪酸类消泡剂中的任意一种或多种的混合物。
[0011]优选的，所述消泡剂的添加量为改性聚羧酸盐高效减水剂的0.01～0.2wt％。
[0012]专利技术人发现，普通的聚羧酸盐高效减水剂虽然具有分子结构容易调整以满足不同的使用需求的特点，但是也存在一定局限性。聚羧酸盐高效减水剂通过较长的侧链提供空间位阻以增强混凝土的初始分散性，可以加速混凝土的水化并改变水化产物的结晶状态，与此同时也伴有初始减水能力较弱的缺点。由此专利技术人做出改进，在聚羧酸盐中引入不同的离子基团以改变电荷来提高减水剂的分散性能，而不仅仅局限于通过空间位阻来实现混凝土微粒的分散。专利技术人在侧链引入含磷基团，含磷基团相比碳直链结构能够提供更大的空间位阻，从而可以减少聚羧酸盐主链上的侧链密度，以加强减水能力。专利技术人意外发现，引入了含磷基团后聚羧酸盐高效减水剂的减水能力得到提升，减水剂分子和混凝土颗粒的吸附与结合性能更强；产生这一现象的原因可能在于，普通的聚羧酸盐高效减水剂通过物理吸附并伴有少量的羧基和混凝土中钙离子的络合来附着于混凝土颗粒表面，羧基和钙离子的络合能力有限，含磷基团中包括磷酸酯基团，而加入了磷酸酯基团后，磷酸酯基团和钙离子具有更强的络合能力，进一步地增加了化学吸附能力，在物理和化学吸附的双重作用下，专利技术人制备的聚羧酸盐高效减水剂较之从前具有更好的分散性，宏观上则体现出更优良的减水效果。
[0013]优选的，所述高分散羧酸盐聚合物的制备方法如下，各原料以重量份计：
[0014]X1将9～12份聚乙二醇单烯丙基醚溶于60～90份水，得到聚乙二醇单烯丙基醚的水溶液，备用；将4～6份甲基丙烯磺酸钠和50～60份丙烯酸溶于40～80份水，得到混合溶液Ⅰ，备用；将3.5～5份过硫酸铵溶于20～30份水，得到引发溶液，备用；
[0015]X2将40～48份复合侧链修饰剂加入步骤X1得到的聚乙二醇单烯丙基醚的水溶液，混合15～30min；混合完成后加入混合溶液Ⅰ，继续搅拌15～30min；随后将温度提升至60～80℃并加入引发溶液，反应2～4h；反应完成后冷却至常温，使用浓度为30～40wt％的氢氧化钠水溶液调节液体pH至6～8；过滤得滤液，即所述高分散羧酸盐聚合物。
[0016]优选的，步骤X2各操作均在无氧环境下进行。
[0017]优选的，步骤X2中所述复合侧链修饰剂为甲基丙烯酸磷酸酯、乙烯基膦酸、乙酸乙烯酯以质量比(12～16)：(1.25～2)：1形成的混合物。
[0018]优选的，步骤X2中所述混合的混合速率为300～600rpm。
[0019]优选的，步骤X2中所述反应的搅拌速率为180～360rpm。
[0020]在长期的生产实践中，专利技术人观察到，高分散羧酸盐聚合物加入到混凝土中虽然能使其具有良好的分散性和易和性，但是分散性和易和性的优劣程度受侧链的长度、形态等影响较大，这就导致在某些非常规的使用环境如恶劣天气下，混凝土的水化过程会出现较大差异，导致整体的减水效果难以预期。为了提升高分散羧酸盐聚合物的稳定性，专利技术人在原有基础上作出进一步改进，将羧酸盐聚合物通过长直链进行交联，交联后的羧酸盐聚
合物分子构型更加稳定，同时专利技术人还发现，经过交联后的羧酸盐聚合物空间位阻进一步增大，可以更好地促进混凝土颗粒的分散及提升混凝土的流动性。使用交联羧酸盐聚合物作为减水剂成分并加入混凝土中，混凝土凝固后体现出更高的抗压强度，这可能是由于加入了交联羧酸盐聚合物后，混凝土的结构得到优化，具有比以往更低的孔隙率。
[0021]优选的，所述交联羧酸盐聚合物的制备方法如下，各原料以重量份计：
[0022]Y1将9～12份聚乙二醇单烯丙基醚溶于60～90份水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚羧酸盐高效减水剂，其特征在于：由交联羧酸盐聚合物和消泡剂组成；所述消泡剂的添加量为交联羧酸盐聚合物的0.01～0.2wt％；所述的交联羧酸盐聚合物的制备方法如下：Z1聚乙二醇单烯丙基醚、异戊二烯氧基聚乙二醇醚溶于水，得到混合醚水溶液，备用；将甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸溶于水，得到混合溶液I，备用；将过硫酸铵溶于水，得到引发溶液，备用；将巯基乙醇溶于水，得到巯基乙醇水溶液，备用；Z2在40～50℃下将复合侧链修饰剂及1,6
‑
己二醇二乙烯醚加入混合醚水溶液，混合30～60min；混合完毕后继续加入步骤Y1得到的混合溶液I，继续搅拌15～30min，得到混合溶液Ⅱ，备用；Z3将混合溶液Ⅱ得温度提升至60～80℃并加入步骤Y1得到的引发溶液及巯基乙醇水溶液，反应3～6h；反应完成后冷却至常温，使用浓度为30～40wt％的氢氧化钠水溶液调节液体pH至6～8；过滤得滤液，即所述交联羧酸盐聚合物。2.如权利要求1所述的聚羧酸盐高效减水剂，其特征在于，所述交联羧酸盐聚合物的制备方法如下，各原料以重量份计：Z1将8～10份聚乙二醇单烯丙基醚、1～2份异戊二烯氧基聚乙二醇醚、溶于60～90份水，得到混合醚水溶液，备用；将4～6份甲基丙烯磺酸钠和50～60份丙烯酸溶于40～80份水，得到混...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伍平，
申请(专利权)人：贵州万为金科特种建材有限公司，
类型：发明
国别省市：