本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种聚羧酸高性能减水剂及其制备方法和应用。
背景技术：
随着交通、水电和房地产等建筑事业的发展，人们对混凝土的施工性能、强度指标及混凝土材料的耐久性能等的要求不断提高。而向混凝土中添加外加剂是满足人们要求的一种必要手段，尤其是减水剂成为了必不可少的一部分。
随着高层建筑物的不断出现及建筑材料施工要求的提高，几乎所有的混凝土都要求是可泵送的，而高效减水剂则是制备泵送的必需部分，并且聚羧酸类减水剂成为其中重要的部分。然而，从混凝土搅拌站生产的泵送混凝土往往需要长距离的运输，以及施工环境(较高温度等)不同，不可避免的会导致混凝土的坍落度损失，从而影响混凝土的施工。
目前主要用来降低掺减水剂的混凝土坍落度的方法主要包括，减水剂多次反复添加、减水剂后掺法、复合缓凝剂和缓释法等。但是，这些方法所取得的效果不是很明显、环境友好性差或是成本较高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种聚羧酸高性能减水剂及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种聚羧酸高性能减水剂，由以下按照重量份的原料组成：聚甲基丙烯酸45-55份、聚谷氨酸16-24份、邻苯二甲酸二异壬酯11-19份、四甲基氢氧化铵3-7份、甲基环戊烯醇酮7-15份、腐植酸33-41份、乙二醇20-30份、芳樟醇11-19份。
作为本发明进一步的方案：所述聚羧酸高性能减水剂，由以下按照重量份的原料组成：聚甲基丙烯酸48-52份、聚谷氨酸18-22份、邻苯二甲酸二异壬酯13-17份、四甲基氢氧化铵4-6份、甲基环戊烯醇酮9-13份、腐植酸35-39份、乙二醇22-28份、芳樟醇13-17份。
作为本发明进一步的方案：所述聚羧酸高性能减水剂，由以下按照重量份的原料组成：聚甲基丙烯酸50份、聚谷氨酸20份、邻苯二甲酸二异壬酯15份、四甲基氢氧化铵5份、甲基环戊烯醇酮11份、腐植酸37份、乙二醇25份、芳樟醇15份。
本发明另一目的是提供一种聚羧酸高性能减水剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将四甲基氢氧化铵与去离子水混合制得质量含量2％的四甲基氢氧化铵溶液；将乙二醇与去离子水混合制得质量含量10-15％的乙二醇溶液；将腐植酸干燥、粉碎、过100-200目筛，然后加入四甲基氢氧化铵溶液，在室温下搅拌25-30min，然后升温至58-60℃并在该温度下搅拌处理45-50min，然后升温至85-88℃并在该温度下搅拌处理20-25min，然后升温至130℃并在该温度下搅拌处理1-1.2h，再降至70-75℃，加入乙二醇溶液并在该温度下搅拌处理55-60min，过滤取滤液即得腐植酸混合物；
2)将腐植酸混合物与邻苯二甲酸二异壬酯混合，并在60-62℃下密封加热搅拌45-50min，制得混合物a；
3)将聚甲基丙烯酸与聚谷氨酸混合，然后加入二者质量10-12倍的去离子水，升温至92-95℃，加热搅拌45-50min，然后降温至72-75℃，加入芳樟醇，并在该温度下加热搅拌45-50min；制得混合物b；
4)将混合物a与混合物b混合，在125-130℃下加热搅拌20-25min后加入甲基环戊烯醇酮，在90-95℃下加热搅拌处理70-80min后即得减水剂。
作为本发明进一步的方案：步骤1)中，搅拌速度为250-300r/min。
作为本发明进一步的方案：步骤2)中，搅拌速度为100-120r/min。
作为本发明进一步的方案：步骤3)中，搅拌速度为150-180r/min。
本发明另一目的是提供所述减水剂在混凝土中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中腐植酸经过四甲基氢氧化铵、乙二醇处理后，再与邻苯二甲酸二异壬酯、聚甲基丙烯酸、聚谷氨酸、芳樟醇等相互作用，制得的减水剂具有高保坍、分散性能优异、稳定性强、适应性好的优点，制备工艺反应条件简单易控制，操作较为简单，反应周期短，无污染，能耗低，产品质量好，易于工业化生产。本发明的减水剂在低掺量下对降低混凝土的坍落度损失也有很好的效果，能减少长时间运输和较高温度下造成的混凝土水分的流失和蒸发，并具有良好的坍落度保持能力，受气候的影响小，与其他外加剂配合使用时相容性好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种聚羧酸高性能减水剂，由以下原料组成：聚甲基丙烯酸45kg、聚谷氨酸16kg、邻苯二甲酸二异壬酯11kg、四甲基氢氧化铵3kg、甲基环戊烯醇酮7kg、腐植酸33kg、乙二醇20kg、芳樟醇11kg。
将四甲基氢氧化铵与去离子水混合制得质量含量2％的四甲基氢氧化铵溶液；将乙二醇与去离子水混合制得质量含量10％的乙二醇溶液；将腐植酸干燥、粉碎、过100目筛，然后加入四甲基氢氧化铵溶液，在室温下搅拌25min，然后升温至58℃并在该温度下搅拌处理45min，然后升温至85℃并在该温度下搅拌处理20min，然后升温至130℃并在该温度下搅拌处理1h，再降至70℃，加入乙二醇溶液并在该温度下搅拌处理55min，过滤取滤液即得腐植酸混合物。上述过程中，搅拌速度为250r/min。将腐植酸混合物与邻苯二甲酸二异壬酯混合，并在60℃下以100r/min的搅拌速度密封加热搅拌45min，制得混合物a。将聚甲基丙烯酸与聚谷氨酸混合，然后加入二者质量10倍的去离子水，升温至92℃，以150r/min的搅拌速度加热搅拌45min，然后降温至72℃，加入芳樟醇，并在该温度下加热搅拌45min；制得混合物b。将混合物a与混合物b混合，在125℃下加热搅拌20min后加入甲基环戊烯醇酮，在90℃下加热搅拌处理70min后即得减水剂。
实施例2
本发明实施例中，一种聚羧酸高性能减水剂，由以下原料组成：聚甲基丙烯酸55kg、聚谷氨酸24kg、邻苯二甲酸二异壬酯19kg、四甲基氢氧化铵7kg、甲基环戊烯醇酮15kg、腐植酸41kg、乙二醇30kg、芳樟醇19kg。
将四甲基氢氧化铵与去离子水混合制得质量含量2％的四甲基氢氧化铵溶液；将乙二醇与去离子水混合制得质量含量15％的乙二醇溶液；将腐植酸干燥、粉碎、过200目筛，然后加入四甲基氢氧化铵溶液，在室温下搅拌30min，然后升温至60℃并在该温度下搅拌处理50min，然后升温至88℃并在该温度下搅拌处理25min，然后升温至130℃并在该温度下搅拌处理1.2h，再降至75℃，加入乙二醇溶液并在该温度下搅拌处理60min，过滤取滤液即得腐植酸混合物。上述过程中，搅拌速度为300r/min。将腐植酸混合物与邻苯二甲酸二异壬酯混合，并在62℃下以120r/min的搅拌速度密封加热搅拌50min，制得混合物a。将聚甲基丙烯酸与聚谷氨酸混合，然后加入二者质量12倍的去离子水，升温至95℃，以180r/min的搅拌速度加热搅拌50min，然后降温至75℃，加入芳樟醇，并在该温度下加热搅拌50min；制得混合物b。将混合物a与混合物b混合，在130℃下加热搅拌25min后加入甲基环戊烯醇酮，在95℃下加热搅拌处理80min后即得减水剂。
实施例3
本发明实施例中，一种聚羧酸高性能减水剂，由以下原料组成：聚甲基丙烯酸48kg、聚谷氨酸18kg、邻苯二甲酸二异壬酯13kg、四甲基氢氧化铵4kg、甲基环戊烯醇酮9kg、腐植酸35kg、乙二醇22kg、芳樟醇13kg。
将四甲基氢氧化铵与去离子水混合制得质量含量2％的四甲基氢氧化铵溶液；将乙二醇与去离子水混合制得质量含量12％的乙二醇溶液；将腐植酸干燥、粉碎、过200目筛，然后加入四甲基氢氧化铵溶液，在室温下搅拌30min，然后升温至60℃并在该温度下搅拌处理50min，然后升温至85-88℃并在该温度下搅拌处理25min，然后升温至130℃并在该温度下搅拌处理1.1h，再降至72℃，加入乙二醇溶液并在该温度下搅拌处理60min，过滤取滤液即得腐植酸混合物。上述过程中，搅拌速度为280r/min。将腐植酸混合物与邻苯二甲酸二异壬酯混合，并在61℃下以120r/min的搅拌速度密封加热搅拌50min，制得混合物a。将聚甲基丙烯酸与聚谷氨酸混合，然后加入二者质量11倍的去离子水，升温至95℃，以160r/min的搅拌速度加热搅拌50min，然后降温至75℃，加入芳樟醇，并在该温度下加热搅拌50min；制得混合物b。将混合物a与混合物b混合，在130℃下加热搅拌25min后加入甲基环戊烯醇酮，在95℃下加热搅拌处理75min后即得减水剂。
实施例4
本发明实施例中，一种聚羧酸高性能减水剂，由以下原料组成：聚甲基丙烯酸52kg、聚谷氨酸22kg、邻苯二甲酸二异壬酯17kg、四甲基氢氧化铵6kg、甲基环戊烯醇酮13kg、腐植酸39kg、乙二醇28kg、芳樟醇17kg。
将四甲基氢氧化铵与去离子水混合制得质量含量2％的四甲基氢氧化铵溶液；将乙二醇与去离子水混合制得质量含量12％的乙二醇溶液；将腐植酸干燥、粉碎、过200目筛，然后加入四甲基氢氧化铵溶液，在室温下搅拌30min，然后升温至60℃并在该温度下搅拌处理50min，然后升温至85-88℃并在该温度下搅拌处理25min，然后升温至130℃并在该温度下搅拌处理1.1h，再降至72℃，加入乙二醇溶液并在该温度下搅拌处理60min，过滤取滤液即得腐植酸混合物。上述过程中，搅拌速度为280r/min。将腐植酸混合物与邻苯二甲酸二异壬酯混合，并在61℃下以120r/min的搅拌速度密封加热搅拌50min，制得混合物a。将聚甲基丙烯酸与聚谷氨酸混合，然后加入二者质量11倍的去离子水，升温至95℃，以160r/min的搅拌速度加热搅拌50min，然后降温至75℃，加入芳樟醇，并在该温度下加热搅拌50min；制得混合物b。将混合物a与混合物b混合，在130℃下加热搅拌25min后加入甲基环戊烯醇酮，在95℃下加热搅拌处理75min后即得减水剂。
实施例5
本发明实施例中，一种聚羧酸高性能减水剂，由以下原料组成：聚甲基丙烯酸50kg、聚谷氨酸20kg、邻苯二甲酸二异壬酯15kg、四甲基氢氧化铵5kg、甲基环戊烯醇酮11kg、腐植酸37kg、乙二醇25kg、芳樟醇15kg。
将四甲基氢氧化铵与去离子水混合制得质量含量2％的四甲基氢氧化铵溶液；将乙二醇与去离子水混合制得质量含量12％的乙二醇溶液；将腐植酸干燥、粉碎、过200目筛，然后加入四甲基氢氧化铵溶液，在室温下搅拌30min，然后升温至60℃并在该温度下搅拌处理50min，然后升温至85-88℃并在该温度下搅拌处理25min，然后升温至130℃并在该温度下搅拌处理1.1h，再降至72℃，加入乙二醇溶液并在该温度下搅拌处理60min，过滤取滤液即得腐植酸混合物。上述过程中，搅拌速度为280r/min。将腐植酸混合物与邻苯二甲酸二异壬酯混合，并在61℃下以120r/min的搅拌速度密封加热搅拌50min，制得混合物a。将聚甲基丙烯酸与聚谷氨酸混合，然后加入二者质量11倍的去离子水，升温至95℃，以160r/min的搅拌速度加热搅拌50min，然后降温至75℃，加入芳樟醇，并在该温度下加热搅拌50min；制得混合物b。将混合物a与混合物b混合，在130℃下加热搅拌25min后加入甲基环戊烯醇酮，在95℃下加热搅拌处理75min后即得减水剂。
对比例1
除不含有腐植酸、四甲基氢氧化铵、乙二醇外，其配方及制备过程与实施例5一致。
对比文件2
仅含有聚甲基丙烯酸与腐植酸、四甲基氢氧化铵、乙二醇，其配方及制备过程与实施例5一致。
将实施例1-5和比较例1-2得到的减水剂进行各项性能对比
对以上7个实例产品分别与商用聚羧酸(对比样)进行水泥净浆流动度和混凝土坍落度对比，根据gb8076-2008进行混凝土应用性能和减水率实验，w/c＝0.29，减水剂掺量0.2％，掺量为折固量。
表1水泥净浆实验结果
表2c30混凝土坍落度实验配比
表3混凝土坍落度实验结果
对照以上的实例可以看出，添加本发明所述方法制得的减水剂以后，可以保证2h内水泥净浆流动度损失较小，降低2h内混凝土坍落度损失，能较好的改善混凝土的初始工作性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。