一种超高性能混凝土用高降粘型聚羧酸减水剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超高性能混凝土用高降粘型聚羧酸减水剂及制备方法，包括如下步骤：向反应容器中加入计量的去离子水，然后分别加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸烷基酯以及苯乙烯，搅拌并加热；加入计量的双氧水，同时滴加丙烯酸AA、甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯MAA

【技术实现步骤摘要】
一种超高性能混凝土用高降粘型聚羧酸减水剂及制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土添加剂
，具体地涉及一种超高性能混凝土用高降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国基础建设的加大，高标号混凝土高强混凝土(≧C60)和超高强混凝土(≧C100)正以其强度高、整体性好、自重小的特点，逐步进入建设市场，尤其大量地使用在桥梁工程中。由于采用大量的胶凝材料和较低的水胶比，高标号混凝土存在粘度较大和流动速度慢的问题，常常需要使用大量的聚羧酸减水剂来增加新拌混凝土的流动性，但又会导致新拌混凝土的离析和泌水。目前，复配粘度改性剂技术是解决高用量聚羧酸减水剂存在的离析、泌水问题的主要方法之一，但该技术解决离析、泌水问题的程度有限，且是以牺牲混凝土工作性方面的性能为代价的，也会掩盖混凝土粘度问题的根源，有碍混凝土外加剂技术的发展。此外，复配了粘度改性剂的聚羧酸酸减水剂易出现相容性问题，静置后出现沉淀分层(沉淀为粘度改性剂，上层为聚羧酸减水剂)，成本也会相应增加。
[0003]D.Hamada等(Pursuance of Workability Retention by New Superplasticizer)研究出一种比传统聚羧酸系减水剂能更好地控制混凝土流变性能的多支链结构的新型聚合物(NHBP型)，这种新型聚合物比传统聚羧酸系减水剂具有更丰富的接枝链，导致其有强的吸附能力，可使聚合物在水泥颗粒表面上的吸附密度高，促使砂浆或混凝土具有较好的流变性能及易施工的粘度。但是目前的此类减水剂制备方案在分子结构层面上不具有可设计性，且步骤复杂，大量使用有毒的有机溶剂，对环境有污染和不安全等缺点。
[0004]中国建筑材料科学研究总院申请了一种调粘型聚羧酸减水剂的专利(CN103553413A)，其制备方法是：将2～10wt％不饱和酸类单体，18～45wt％不饱和聚氧乙烯类大单体，1～5wt％调粘单体和余量水混合后加入反应釜中，在70～90℃温度下滴加引发剂溶液引发聚合，滴加时间为2～4小时，在70
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90℃温度下继续保温反应1～3小时，然后自然降温至45℃，调节pH值为6.0
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8.0，得到调粘型聚羧酸减水剂。该调粘型聚羧酸减水剂的性能稳定，可根据需要调节各原料组分的用量，满足施工混凝土流动性和粘度的要求，解决了新拌混凝土的泌水、离析问题。具有原料易得、制备工艺简单、清洁安全、易于产业化生产等优点，工业应用前景广阔。
[0005]江苏奥莱特新材料有限公司申请了一种降粘型聚羧酸系减水剂的专利(CN104262550A)，其制备方法是：先将含有不饱和双键的酸酐小单体和二元伯胺类有机小分子在一定温度下搅拌生成不饱和伯胺类小单体；然后往上述生成的不饱和伯胺类小单体反应体系中加入含有环氧基团的有机小分子和含卤素基团的有机小分子继续搅拌5～72小时得到产物季铵盐类不饱和小单体；再将季铵盐类不饱和小单体、不饱和酯类小单体、不饱和酸类小单体和不饱和聚酯大单体在引发剂和链转移剂作用下进行水相自由基聚合反应，反应完成后调整pH值，加水得到降粘型聚羧酸系减水剂。该专利技术方法制备的降粘型聚羧酸
系减水剂具有反应简单、易于控制、成本低等优点。同时，能够降低混凝土粘度、提高坍落度保持性等问题。
[0006]虽然有不少降粘型聚羧酸系减水剂的报道，然而在降粘性方面仍需要改进、并且针对不同类型的混凝土有着良好的适应性也是所要追求的目标。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术的不足和需求，本专利技术的目的就是要提供一种超高性能混凝土用高降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法，通过对反应原料、聚羧酸减水剂结构的设计，进而控制主链聚合度、侧链密度、官能团种类来实现聚羧酸系减水剂的高性能化。本专利技术制备的聚羧酸减水剂兼具良好的分散性、保坍性，且降粘性能优异，能更好的提高超高性能混凝土的综合性能，并且对不同类型混凝土有着较高的适应性。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案之一是：
[0009]一种超高性能混凝土用高降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)向反应容器中加入计量的去离子水，然后分别加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚TPEG、甲基丙烯磺酸钠SMAS和丙烯酸烷基酯以及苯乙烯，搅拌并加热至60～65℃。(2)加入计量的30wt％浓度的双氧水，同时滴加丙烯酸AA、甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯MAA
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MPEG的混合水溶液和巯基乙酸、抗坏血酸的混合水溶液，滴加时间均为2～3h，滴加完后保温1～2h。
[0011](3)保温结束降温至40～45℃后，边搅拌边加入计量的32wt％浓度的氢氧化钠溶液，调节pH值至6～8，并加一定量的去离子水，即得降粘型聚羧酸减水剂。
[0012]进一步地，所述丙烯酸烷基酯选自丙烯酸十八酯SA。
[0013]进一步地，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚TPEG、甲基丙烯磺酸钠SMAS、丙烯酸烷基酯、苯乙烯、丙烯酸AA、甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯MAA
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MPEG的摩尔比为1.0：(0.45～0.55)：(1.1～1.2)：(0.5～0.6)：(6～8)：(1.2～1.4)。
[0014]进一步地，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚TPEG、甲基丙烯磺酸钠SMAS、丙烯酸烷基酯、苯乙烯、丙烯酸AA、甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯MAA
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MPEG的摩尔比为1.0：0.5：1.2：0.6：7：1.3。
[0015]进一步地，步骤(1)中计量的去离子水：甲基烯丙基聚氧乙烯醚的摩尔比为(15～20):1。
[0016]进一步地，步骤(2)中双氧水：甲基烯丙基聚氧乙烯醚的摩尔比为(0.04～0.05):1。
[0017]进一步地，步骤(2)中巯基乙酸：抗坏血酸：甲基烯丙基聚氧乙烯醚的摩尔比为(0.02～0.05):(0.01～0.02):1。
[0018]本专利技术采用的技术方案之二是：一种超高性能混凝土用高降粘型聚羧酸减水剂，由上述步骤(1)～(3)制备得到，其结构通式为：
[0019][0020]其中，a、b、c、d、e、f、m、n、k为聚合度且均为正整数，a＝5～15，b＝3～10，c＝30～50，d＝2～5，e＝2～3，f＝1～2，m＝150～200，n＝50～60，k＝16。
[0021]进一步地，所述高降粘型聚羧酸减水剂的分子量为50000～90000。
[0022]为了得到可塑性能好、粘度低、工作性能好的高标号新拌混凝土，实现钢筋密集部位的混凝土自流平、自密实的效果，同时解决高标号混凝土因聚羧酸减水剂用量高而引起的离析、泌水问题，本实验从混凝土粘度问题的根源出发，综合考虑酯类和醚类聚羧酸减水剂的互补优势，以双氧水
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维C作为引发剂，以巯基乙酸作为链转移剂，选取甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯和甲基烯丙基聚氧乙烯醚两种大单体与丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、苯乙烯进行共聚，同时对比优选了丙烯酸十二酯或丙烯酸十本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高性能混凝土用高降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)向反应容器中加入计量的去离子水，然后分别加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸烷基酯以及苯乙烯，搅拌并加热至60～65℃；(2)加入计量的30wt％浓度的双氧水，同时滴加丙烯酸、甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯的混合水溶液和巯基乙酸、抗坏血酸的混合水溶液，滴加时间均为2～3h，滴加完后保温1～2h；(3)保温结束降温至40～45℃后，边搅拌边加入计量的32wt％浓度的氢氧化钠溶液，调节pH值至6～8，并加一定量的去离子水，即得降粘型聚羧酸减水剂。2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土用高降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸烷基酯选自丙烯酸十八酯SA。3.根据权利要求1～2任一项所述的超高性能混凝土用高降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚TPEG、甲基丙烯磺酸钠SMAS、丙烯酸烷基酯、苯乙烯、丙烯酸AA、甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯MAA
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MPEG的摩尔比为1.0：(0.45～0.55)：(1.1～1.2)：(0.5～0.6)：(6～8)：(1.2～1.4)。4.根据权利要求3所述的超高性能混凝土用高降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚TPEG、甲基丙烯磺酸钠SMAS、...

【专利技术属性】
技术研发人员：明阳，李玲，陈平，向玮衡，胡成，李青，甘国兴，潘格林，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
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