聚羧酸系混凝土减水剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚羧酸系混凝土减水剂及制备方法。该聚羧酸系混凝土减水剂以EPEG、丙烯酸、衣康酸改性无机材料为原料，在常温条件下进行自由基聚合制备聚羧酸混凝土减水剂。本发明专利技术将衣康酸改性无机材料引入聚羧酸系混凝土减水剂中，纳米二氧化钛、碳纳米管具有良好的纳米尺寸效应，在混凝土中起连接填充作用，细化混凝土对的孔结构，形成有效的界面过渡结构，同时纳米二氧化钛在混凝土中生成针状产物，改善混凝土的增韧效果，进一步改善混凝土抗冻、抗氯离子渗透能力。抗氯离子渗透能力。

【技术实现步骤摘要】
聚羧酸系混凝土减水剂及制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土用外加剂
，尤其涉及一种聚羧酸系混凝土减水剂及制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土是当前建筑业用途最广、用途最大的建筑材料之一。混凝土被广泛应用于建筑、交通、水利、国防等各项工程中。混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或搅拌过程中加入的、用于改善或硬化混凝土性能的材料。混凝土外加剂按功能分为改进混凝土拌合物流动性的外加剂、调节混凝土凝结硬化性质的外加剂、改进混凝土耐久性的外加剂、改进混凝土其他性能的外加剂。
[0003]减水剂是混凝土外加剂中的一种，减水剂能够在施工过程中大幅度减少水泥的用水量，使制得的混凝土在降低水灰比情况下依旧保持良好的流动性，且改善混凝土的工作性能，延长混凝土使用寿命。混凝土减水剂发展经历三个阶段：一是以木质素磺酸盐为代表的普通减水剂，具有一定的引气、缓凝作用，但是水泥适应性差，搅拌过程中易出现不正常的凝结，强度低；二是包含萘系、三聚氰胺系、蒽系、脂肪酸系等二代减水剂，但是流动性差、不易储存、保质期短、使用范围有限；三是聚羧酸系减水剂，具有掺量较小、减水率较高、环保性能好、制造成本低等特点，使得聚羧酸混凝土减水剂被广泛应用。
[0004]聚羧酸混凝土减水剂是由不饱和的小单体和含聚氧乙烯醚的大单体在引发剂作用下聚合制备而成。聚羧酸系混凝土减水剂的疏水基可在水泥颗粒的表面牢牢订住，亲水基的侧脸深入水溶液，由于空间体积大可水泥颗粒分散开来。
[0005]但是传统的聚羧酸系混凝土减水剂虽然具有优越的性能，但在合成过程中聚合反应中存在一定的反应温度高和反应时间长，功能化单体的接枝比较低。当温度较低时，混凝土中的水分在温度升高时引起冻胀，造成混凝土破裂会严重影响混凝土的结构。
[0006]CN107902939A公开了一种抗冻型聚羧酸减水剂及其合成工艺，该抗冻型聚羧酸减水剂的原料包括：抗冻剂、丙烯酸、双氧水、β
‑
羧乙基丙烯酸酯、马来酸酐单体、引发剂、分子量调节剂、脂肪醇聚氧乙烯醚、一元不饱和羧酸及其衍生物、烯醚基聚氧乙烯、催化剂、γ
‑
聚谷氨酸、沙蒿胶、微晶纤维素、羽毛蛋白；抗冻剂的原料包括：3
‑
烯丙氧基
‑2‑
羟基丙磺酸钠、烯丙基聚乙二醇、氯化钙、硫酸铵、硅灰、微细短纤维。本专利技术不仅具有减水性、保坍性，而且使混凝土的和易性得到显著改善，大大降低了减水剂对用水量的敏感性，制得的减水剂对水泥具有良好的相容性，掺量小，减水率高，抗冻效果良好，可显著提高混凝土的抗冻融耐久性，适用于寒冷地区工程使用，具有较高的实用价值。但是该专利技术采用原料种类繁多、反应条件苛刻，且抗冻、抗压性能并未得到显著的改善同时并未改善抗氯离子渗透性能。

技术实现思路

[0007]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是本专利技术提供一种具有
有效改善混凝土抗冻、抗氯离子渗透性能同时改善抗压性能的聚羧酸系混凝土减水剂。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种聚羧酸系混凝土减水剂及制备方法。
[0009]聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)将80
‑
100重量份EPEG加入300
‑
400重量份水中混合均匀，制备EPEG水溶液；将0.05
‑
0.2重量份甲基丙烯磺酸钠、0.1
‑
0.2重量份抗坏血酸加入20
‑
30重量份水中混合均匀，得到混合溶液Ⅰ；将1
‑
3重量份丙烯酸、0.5
‑
1.6重量份双氧水、0.05
‑
0.15重量份疏基乙酸加入50
‑
65重量份水中混合均匀，得到混合溶液Ⅱ；
[0011](2)将EPEG水溶液中在20
‑
25℃反应10
‑
20min，然后加入上述混合溶液Ⅰ、混合溶液Ⅱ，保持20
‑
25℃反应3
‑
5h，再加入25
‑
30wt％氢氧化钠水溶液调节pH至6
‑
8，得到聚羧酸系混凝土减水剂。
[0012]传统的大型单体虽然具有优越的性能，但在合成过程中聚合反应中存在一定的反应温度高和反应时间长，功能化单体的接枝比较低。因此，本专利技术公开一种采用氧化还原体系常温条件下制备聚羧酸系混凝土减水剂。在上述基础上进一步引入衣康酸改性4
‑
羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚，与EPEG、丙烯酸在常温下进行交联、自由基聚合制备具有网状结构的聚羧酸混凝土减水剂，网状结构的存在提高聚羧酸混凝土减水剂与混凝土的吸附力，进一步提高混凝土的强度和致密性，结构密实的混凝土大大降低了氯离子的渗透侵蚀，进而改善混凝土的抗冻、抗氯离子渗透、力学性能，同时衣康酸改性4
‑
羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚提供更大的空间位阻，改善水泥浆料的分散性能，而且衣康酸改性4
‑
羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚的引入包含大量的酯基可在水泥的碱性环境中水解并释放大量的羧基，羧基锚固水泥颗粒表面，起到了减水分散作用。
[0013]进一步的，聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)将2
‑
5重量份衣康酸、5
‑
8重量份4
‑
羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、0.01
‑
0.02重量份吩噻嗪加入300
‑
500重量份甲苯中混合均匀，然后再加入0.1
‑
0.3重量份95
‑
98wt％浓硫酸，加热至90
‑
110℃反应4
‑
6h，旋蒸除去甲苯，洗涤、干燥，得到中间产物；
[0015](2)将80
‑
100重量份EPEG加入300
‑
400重量份水中混合均匀，得到EPEG水溶液；将0.05
‑
0.2重量份甲基丙烯磺酸钠、0.1
‑
0.2重量份抗坏血酸加入20
‑
30重量份水中混合均匀，得到混合溶液Ⅰ；将1
‑
3重量份丙烯酸、0.5
‑
1.6重量份双氧水、0.05
‑
0.15重量份疏基乙酸加入50
‑
65重量份水中混合均匀，得到混合溶液Ⅱ；
[0016](3)将上述中间产物加入EPEG水溶液中在20
‑
25℃反应10
‑
20min，然后加入上述混合溶液Ⅰ、混合溶液Ⅱ，保持20
‑
25℃反应3
‑
5h，再加入25
‑
30wt％氢氧化钠水溶液调节pH至6
‑
8，得到聚羧酸系混凝土减水剂。
[0017]在上述基础上，进一步改善混合凝土的抗冻、抗氯离子渗透能力，本专利技术人采用衣康酸对纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将EPEG加入水中混合均匀，得到EPEG水溶液；将甲基丙烯磺酸钠、抗坏血酸加入水中混合均匀，得到混合溶液Ⅰ；将丙烯酸、双氧水、疏基乙酸加入水中混合均匀，得到混合溶液Ⅱ；(2)将EPEG水溶液中反应，然后加入上述混合溶液Ⅰ、混合溶液Ⅱ，反应，再加入氢氧化钠水溶液调节pH，得到聚羧酸系混凝土减水剂。2.如权利要求1所述的聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将80
‑
100重量份EPEG加入300
‑
400重量份水中混合均匀，得到EPEG水溶液；将0.05
‑
0.2重量份甲基丙烯磺酸钠、0.1
‑
0.2重量份抗坏血酸加入20
‑
30重量份水中混合均匀，得到混合溶液Ⅰ；将1
‑
3重量份丙烯酸、0.5
‑
1.6重量份双氧水、0.05
‑
0.15重量份疏基乙酸加入50
‑
65重量份水中混合均匀，得到混合溶液Ⅱ；(2)将EPEG水溶液中在20
‑
25℃反应10
‑
20min，然后加入上述混合溶液Ⅰ、混合溶液Ⅱ，保持20
‑
25℃反应3
‑
5h，再加入25
‑
30wt％氢氧化钠水溶液调节pH至6
‑
8，得到聚羧酸系混凝土减水剂。3.如权利要求1或2所述的聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将衣康酸、4
‑
羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、吩噻嗪加入甲苯中混合均匀，然后再加入浓硫酸混合反应，旋蒸除去甲苯，洗涤、干燥，得到中间产物；(2)将EPEG加入水中混合均匀，得到EPEG水溶液；将甲基丙烯磺酸钠、抗坏血酸加入水中混合均匀，得到混合溶液Ⅰ；将丙烯酸、双氧水、疏基乙酸加入水中混合均匀，得到混合溶液Ⅱ；(3)将上述中间产物加入EPEG水溶液中反应，然后加入上述混合溶液Ⅰ、混合溶液Ⅱ，反应，再加入氢氧化钠水溶液调节pH，得到聚羧酸系混凝土减水剂。4.如权利要求3所述的聚羧酸系混凝土减水剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将2
‑
5重量份衣康酸、5
‑
8重量份4
‑
羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚、0.01
‑
0.02重量份吩噻嗪加入300
‑
500重量份甲苯中混合均匀，然后再加入0.1
‑
0.3重量份95
‑
98wt％浓硫酸，加热至90
‑
110℃反应4
‑
6h，旋蒸除去甲苯，洗涤、干燥，得到中间产物；(2)将80
‑
100重量份EPEG加入300
‑
400重量份水中混合均匀，得到EPEG水溶液；将0.05
‑
0.2重量份甲基丙烯磺酸钠、0.1
‑
0.2重量份抗坏血酸加入20
‑
30重量份水中混...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙超，孙红宾，张恒春，
申请(专利权)人：砼牛上海智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：