【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机高分子化合物，具体涉及一种高减水高保坍型聚羧酸减水剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚羧酸减水剂简称pce，是混凝土减水剂的第三代产品，因其具有掺量低、减水率高、和保坍效果好等优势，从而在建筑、装修等行业得到广泛应用。
2、聚羧酸减水剂的微观作用机理是，一部分聚羧酸减水剂分子中的极性阴离子基团吸附在水泥颗粒表面，同时侧链中亲水基团延伸到液相中，在水泥颗粒表面形成一定厚度的吸附层，产生空间位阻效应，减少水泥颗粒的凝聚，提高水泥浆的分散性；另一部分聚羧酸减水剂分子游离在水泥颗粒之间，维持吸附平衡，确保分散保持性。由于微观上聚羧酸减水剂分子具有分散性和分散保持性，从而使得聚羧酸减水剂在宏观上表现出减水性和保坍性的特点。
3、聚羧酸减水剂分子侧链的长度、侧链的密度以及官能团种类、比例均会影响聚羧酸减水剂的减水性和保坍性，由于聚羧酸系减水剂具备良好的可设计性，可以向聚羧酸减水剂分子的侧链引入不同官能团来制备高减水型和高保坍型聚羧酸减水剂，并且可以通过调节物质之间配比来满足不同混凝土的性能要求。
4、高减水型和高保坍型聚羧酸减水剂属于两类不同的产品，其生产配方和工艺差别较大，而且对这两类产品也需要分别储存和运输，一定程度上增加了生产、储存和运输成本。因此研发同时具有高减水和高保坍性能的聚羧酸减水剂是本领域的重要课题之一，同时该聚羧酸减水剂还需要具备使用性能高、生产工艺简单以及储存和运输成本低的优点。
5、中国专利cn111925492a公开一种高减水高保坍聚羧酸减水剂及其
6、现有技术制备高减水高保坍性聚羧酸减水剂时，在聚羧酸减水剂分子侧链引入具有减水作用的官能团来提高减水率，但在聚羧酸系减水剂加入到混凝土中之后，随着水泥水化进行，游离的聚羧酸减水剂分子会被水化产物吸附、覆盖，降低分散保持性，最终导致坍落度损失，因此需要使用不饱和酯类单体在聚羧酸减水剂分子侧链引入酯基来提高保坍性。当水泥水化时，酯基会逐渐水解生成羧基，确保游离羧基的数量，提高分散保持性，从而减少坍落度的损失，但同时酯基的引入变相降低聚羧酸减水剂中具有减水作用的官能团的初始密度，又影响了减水率，因此现有技术中的聚羧酸减水剂难以同时具备高减水和高保坍性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高减水高保坍型聚羧酸减水剂，以解决目前聚羧酸减水剂难以兼顾高减水和高保坍性能的问题；本专利技术同时提供制备方法和应用。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、所述的高减水高保坍型聚羧酸减水剂，由不饱和聚氧乙烯醚单体、不饱和酸单体、功能单体、立体交联单体、引发剂、还原剂、链转移剂和水制成；其中，功能单体为2-丙胺基-2-丙烯醇，立体交联单体为三烯丙基异氰脲酸酯。
4、其中：
5、所述的不饱和聚氧乙烯醚单体、功能单体和立体交联单体的摩尔比为1：（0.5-1）：（0.03-0.08）。
6、所述的不饱和聚氧乙烯醚单体是异戊烯醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙基聚氧乙烯醚，不饱和聚氧乙烯醚单体的相对分子质量为1200-3000；不饱和酸单体是丙烯酸或顺丁烯二酸中的一种或两种；不饱和聚氧乙烯醚单体和不饱和酸单体的摩尔比为1：（3.0-4.5）。
7、所述的2-丙胺基-2-丙烯醇由2-氯丙烯醇和正丙胺反应生成，其反应方程式如下：
8、。
9、所述的2-丙胺基-2-丙烯醇的制备方法包括以下步骤：
10、（1）向正丙胺中加入2-氯丙烯醇；
11、（2）2-氯丙烯醇加入完毕后反应，反应完毕后加入水，得到2-丙胺基-2-丙烯醇。
12、步骤（1）中，加入温度为20-40℃，加入时间为1.0-1.5h；
13、步骤（2）中，反应温度为20-40℃，反应时间为1.5-2.5h，2-氯丙烯醇与正丙胺的摩尔比为（1-1.1）：1。
14、所述的引发剂为过氧化氢、过氧化钠或过硫酸铵，用量为不饱和聚氧乙烯醚单体、不饱和酸单体、功能单体和立体交联单体总质量的1.3-2.0wt.%；还原剂是次硫酸氢钠甲醛或亚硫酸氢钠，引发剂和还原剂质量比为1：（0.6-1）；链转移剂是巯基化合物，为2-巯基乙醇或3-巯基丙酸，用量为不饱和聚氧乙烯醚单体、不饱和酸单体、功能单体和立体交联单体总质量的0.5-2.2wt.%。
15、所述的高减水高保坍型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
16、s1、将不饱和聚氧乙烯醚单体、立体交联单体和水配制成浓度为55-60wt.%的底液并加热；
17、s2、将不饱和酸单体、功能单体、还原剂、链转移剂和水配制成溶液a，溶液a浓度为40-50wt.%；将引发剂和水配制成溶液b，溶液b浓度为2.5-5.0wt.%；
18、s3、将溶液a和b加入底液中，加入完毕后，保温反应得到高减水高保坍型聚羧酸减水剂溶液；
19、s4、将高减水高保坍型聚羧酸减水剂溶液降至30℃以下，调节至中性，加入水稀释，得到固含量40-45wt.%的高减水高保坍型聚羧酸减水剂。
20、其中：
21、步骤s1中，加热温度为50-60℃；
22、步骤s3中，溶液a的加入时间为2.0-3.0h，溶液b的加入时间为2.5-3.5h；保温反应温度为50-60℃，保温反应时间为1.0-1.5h。
23、所述的高减水高保坍型聚羧酸减水剂的应用，使用时，高减水高保坍型聚羧酸减水剂的掺量为基准水泥用量的0.3-0.5wt.%。
24、本专利技术除了采用不饱和酸作为锚固单体外，还使用了2-氯丙烯醇和正丙胺反应生成的含羟基和胺基的功能单体2-丙胺基-2-丙烯醇来提高聚羧酸减水剂的减水性能。此外，将三烯丙基异氰脲酸酯作为立体交联单体，与双烯基线性交联剂相比，具有更高效的交联效率；与酯类不饱和单体相比，其对聚羧酸减水剂减水率的影响更低。本专利技术通过含羟基和胺基的功能单体2-丙胺基-2-丙烯醇及三烯丙基异氰脲酸酯立体交联单体的使用来制备高减水和高保坍综合型聚羧酸减水剂。
25、2-氯丙烯醇和正丙胺反应生成的功能单体2-丙胺基-2-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高减水高保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，由不饱和聚氧乙烯醚单体、不饱和酸单体、功能单体、立体交联单体、引发剂、还原剂、链转移剂和水制成；其中，功能单体为2-丙胺基-2-丙烯醇，立体交联单体为三烯丙基异氰脲酸酯。
2.根据权利要求1所述的高减水高保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，不饱和聚氧乙烯醚单体、功能单体和立体交联单体的摩尔比为1：（0.5-1）：（0.03-0.08）。
3.根据权利要求1所述的高减水高保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，不饱和聚氧乙烯醚单体是异戊烯醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙基聚氧乙烯醚，不饱和聚氧乙烯醚单体的相对分子质量为1200-3000；不饱和酸单体是丙烯酸或顺丁烯二酸中的一种或两种；不饱和聚氧乙烯醚单体和不饱和酸单体的摩尔比为1：（3.0-4.5）。
4.根据权利要求1所述的高减水高保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，2-丙胺基-2-丙烯醇由2-氯丙烯醇和正丙胺反应生成，其反应方程式如下：
5.根据权利要求4所述的高减水高保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，2-丙胺基-2-丙烯醇的制备方法包括以下步骤：
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