一种季铵盐聚醚酯单体、EPEG型聚羧酸减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种季铵盐聚醚酯单体、EPEG型聚羧酸减水剂及其制备方法。该EPEG型聚羧酸减水剂由乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚、不饱和酰胺单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸盐、硅烷单体、氯化烯丙基磷酸二甲酯以及季铵盐聚醚酯单体共聚而成；该EPEG型聚羧酸减水剂能够有效降低混凝土粘度，改善混凝土的和易性及流速，且其对混凝土的力学性能有明显提升作用；其具有掺量低、减水率高、和易性好、能够显著降低浆体粘度、适用性广等优点。等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种季铵盐聚醚酯单体、EPEG型聚羧酸减水剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土外加剂
，特别涉及一种季铵盐聚醚酯单体、EPEG型聚羧酸减水剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着大型建筑的崛起，一些地标建筑、超高层建筑、桥梁、隧道等快速发展，对混凝土结构强度和耐久性的要求越来越高；整体强度高、自重轻的高强度混凝土得以广泛应用。
[0003]由于高标号混凝土采用低水胶比以及大量胶凝材料，在实际应用中存在新拌混凝土粘度大、流速慢等问题，会对混凝土的运输、泵送、施工带来一系列制约因素。因此，本领域技术人员从材料构成、配合比设计这两个混凝土技术研究的核心问题出发：通过优化材料构成以及调整配合比设计以改善高强度混凝土拌合粘度高、流速慢等问题。
[0004]高标号混凝土在大多数工业应用中降粘性能的实现主要通过提高减水剂掺量、选用优质的超细粉料、优化颗粒级配三种途径。提高减水剂掺量既会增加生产成本，也可能导致混凝土过分缓凝，出现泌水、扒底等问题，增加施工难度的同时也容易引发工程事故；选用优质的超细粉料受限于胶材的地域性以及质量稳定性，优化颗粒级配能使初拌高强度混凝土的粘度和流动性在一定程度上得到改善，但并不能从根本上解决问题。
[0005]聚羧酸减水剂(PCE)作为第三代高性能减水剂，具有掺量低、减水率高、绿色环保等特点，能够显著改善混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能，已逐渐成为商品混凝土配合比设计中除水、砂、石、掺合料、水泥之外必不可少的第五组分。PCE的合成原料和制备方法的差异决定其分子结构，进而影响混凝土在工程应用中的工作、力学和耐久性能。其中乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚(EPEG)作为新型的6C聚醚大单体，其具有反应活性高、适应性好、结构可设计性强，易于调控等优势。
[0006]因此，为解决高标号混凝土粘度大、流速慢、泵送困难的问题，通过聚羧酸减水剂结构可设计的角度，研制一种能够有效降低混凝土粘度，提升混凝土和易性的EPEG型聚羧酸减水剂，对建筑行业的发展都具有重要的意义。

技术实现思路

[0007]为解决上述
技术介绍
中提到的高标号混凝土粘度大、泵送困难的问题，本专利技术提供一种EPEG型聚羧酸减水剂，其技术方案如下：
[0008]由共聚单体聚合而成，所述共聚单体包括乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚、不饱和酰胺单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸盐、硅烷单体、氯化烯丙基磷酸二甲酯以及季铵盐聚醚酯单体；
[0009]所述乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚、不饱和酰胺单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸盐、硅烷单体、氯化烯丙基磷酸二甲酯以及季铵盐聚醚酯单体的重量比为(200～300)：(4～8)：(20～30)：(4～8)：(2～4)：(4～6)：(4～6)。
[0010]在一实施例中，其由乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚、不饱和酰胺单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸盐、硅烷单体、氯化烯丙基磷酸二甲酯以及季铵盐聚醚酯单体于10℃～15℃下进行共聚反应制得。
[0011]在一实施例中，所述不饱和酰胺单体为丙烯酰胺、N
‑
(2
‑
二甲氨基乙基)丙烯酰胺、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、环丙酰胺、己内酰胺中的一种或多种组合；所述不饱和羧酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、马来酸酐、衣康酸中的一种或多种组合；所述不饱和磺酸盐为甲基丙烯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种组合；所述硅烷单体为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、KH550、KH570中的一种或多种组合；所述季铵盐聚醚酯单体为封端季铵盐二乙二醇单烯丙基醚羧酸酯。
[0012]在一实施例中，所述氯化烯丙基磷酸二甲酯由烯丙基磷酸二甲酯与氯化亚砜进行酯化反应制得；所述烯丙基磷酸二甲酯与所述氯化亚砜的重量比为100：(100～150)。
[0013]在一实施例中，所述氯化烯丙基磷酸二甲酯的制备方法为：将烯丙基磷酸二甲酯和溶剂A混合，并加入第一催化剂和阻聚剂，反应体系升温至40℃～60℃，并向反应体系内加入氯化亚砜，在40℃～60℃下酯化反应2～4h并保温3～5h，制得所述氯化烯丙基磷酸二甲酯；其中，所述氯化烯丙基磷酸二甲酯的制备全程在氮气气氛或惰性气氛下进行反应；所述烯丙基磷酸二甲酯、溶剂A、氯化亚砜、第一催化剂与阻聚剂的重量比为100：(350～400)：(100～150)：(5～10)：(0.5～1.0)。
[0014]在一实施例中，所述溶剂A为二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、甲苯中的一种或多种组合；所述第一催化剂为N
’
N二甲基甲酰胺、吡啶、4
‑
二甲氨基吡啶、浓硫酸、乙基磺酸中的一种或多种组合；所述阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、吩噻嗪、氯化亚铜、氯化铁中的一种或多种组合。
[0015]在一实施例中，所述季铵盐聚醚酯单体的制备方法为：将二乙二醇单烯丙基醚、氨基酸、第二催化剂加入到反应釜内混合均匀，于60℃～120℃下反应2～8h后冷至室温，再将三氯甲烷加入到反应釜内混匀并静置12～24h后，即得二乙二醇单烯丙基醚羧酸酯；
[0016]将所得的二乙二醇单烯丙基醚羧酸酯，加入不饱和酸酐和溶剂A内溶解，而后加入吡啶进行反应，得到端羧基二乙二醇单烯丙基醚羧酸酯；
[0017]将所得的端羧基二乙二醇单烯丙基醚羧酸酯溶解到N
’
N
‑
二甲基甲酰胺中，在氮气气氛或惰性气氛下加入氯化亚砜，将反应体系升温至40℃～60℃反应5h～12h，制得酰氯化二乙二醇单烯丙基醚羧酸酯；
[0018]在乙醇胺、N
’
N
‑
二甲基甲酰胺中和季铵盐化合物混合物中加入所得的酰氯化二乙二醇单烯丙基醚羧酸酯，于65℃～90℃下反应为5～24h，得到封端季铵盐二乙二醇单烯丙基醚羧酸酯,即制得季铵盐聚醚酯单体。
[0019]在一实施例中，所述氨基酸为谷氨酸、天冬氨酸中的一种或多种组合；所述溶剂A为二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、甲苯中的一种或多种组合；所述第二催化剂为氯化亚砜、硫酸铜、钛酸四丁酯中的一种或多种组合；所述不饱和酸酐为马来酸酐、丁二酸酐中的一种或多种组合；所述季铵盐化合物为氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基烷基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、矮壮素中的一种或多种组合。
[0020]本专利技术还提供一种如上所述的EPEG型聚羧酸减水剂的制备方法，其包括以下步
骤：
[0021]将乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚溶解于水中；在乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚水溶液中加入不饱和酰胺单体、硫酸盐、硅烷单体、氯化烯丙基磷酸二甲酯和氧化剂制得底液，并控制反应体系温度为10℃～15℃；
[0022]在底液中加入不饱和羧酸单体、季铵盐聚醚酯单体、不饱和磺酸盐、链转移剂以及还原剂，在10℃～15℃下进行共聚反应，制得所述EPEG型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种EPEG型聚羧酸减水剂，其特征在于：由共聚单体聚合而成，所述共聚单体包括乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚、不饱和酰胺单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸盐、硅烷单体、氯化烯丙基磷酸二甲酯以及季铵盐聚醚酯单体；所述乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚、不饱和酰胺单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸盐、硅烷单体、氯化烯丙基磷酸二甲酯以及季铵盐聚醚酯单体的重量比为(200～300)：(4～8)：(20～30)：(4～8)：(2～4)：(4～6)：(4～6)。2.根据权利要求1所述的EPEG型聚羧酸减水剂，其特征在于：由乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚、不饱和酰胺单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸盐、硅烷单体、氯化烯丙基磷酸二甲酯以及季铵盐聚醚酯单体于10℃～15℃下进行共聚反应制得。3.根据权利要求1所述的EPEG型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述不饱和酰胺单体为丙烯酰胺、N
‑
(2
‑
二甲氨基乙基)丙烯酰胺、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、环丙酰胺、己内酰胺中的一种或多种组合；所述不饱和羧酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、马来酸酐、衣康酸中的一种或多种组合；所述不饱和磺酸盐为甲基丙烯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种组合；所述硅烷单体为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、KH550、KH570中的一种或多种组合；所述季铵盐聚醚酯单体为封端季铵盐二乙二醇单烯丙基醚羧酸酯。4.根据权利要求1所述的EPEG型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述氯化烯丙基磷酸二甲酯由烯丙基磷酸二甲酯与氯化亚砜进行酯化反应制得；所述烯丙基磷酸二甲酯与所述氯化亚砜的重量比为100：(100～150)。5.根据权利要求4所述的EPEG型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述氯化烯丙基磷酸二甲酯的制备方法为：将烯丙基磷酸二甲酯和溶剂A混合，并加入第一催化剂和阻聚剂，反应体系升温至40℃～60℃，并向反应体系内加入氯化亚砜，在40℃～60℃下酯化反应2～4h并保温3～5h，制得所述氯化烯丙基磷酸二甲酯；其中，所述氯化烯丙基磷酸二甲酯的制备全程在氮气气氛或惰性气氛下进行反应；所述烯丙基磷酸二甲酯、溶剂A、氯化亚砜、第一催化剂与阻聚剂的重量比为100：(350～400)：(100～150)：(5～10)：(0.5～1.0)。6.根据权利要求5所述的EPEG型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述溶剂A为二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、甲苯中的一种或多种组合；所述第一催化剂为N
’
N二甲基甲酰胺、吡啶、4
‑
二甲氨基吡啶、浓硫酸、乙基磺酸中的一种或多种组合；所述阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、吩噻嗪、氯化亚铜、氯化铁中的一种或多种组合。7.根据权利要求1所述的EPEG型聚羧酸减水剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昭鹏，方云辉，钟丽娜，柯余良，林泽宇，
申请(专利权)人：科之杰新材料集团有限公司，
类型：发明
国别省市：