一种减缩增强型高减水率聚羧酸盐及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高减水率聚羧酸盐及其制备方法，具体涉及一种减缩增强型高减 水率聚羧酸盐及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着铁路、桥梁、水利水电等混凝土工程建设领域的发展，对高性能混凝土的需求 不断增加，各种混凝土外加剂也在不断发展中。减水剂可减少拌合用水量，从而大幅度提高 混凝土强度和耐久的工作性能；可控制混凝土流动性能，便于运输、浇注和施工；可用于制 备泵送混凝土，自密实混凝土，高强、高性能混凝土等特种混凝土，是混凝土外加剂中最重 要也是最广泛使用的一种混凝土外加剂。
[0003] 在使用减水剂满足混凝土的施工和性能需求的同时，混凝土的耐久性也是工程建 设重点关注的问题。近年来，混凝土收缩引起的开裂现象相当严重，造成非常大的直接或间 接损失，尤其是高强和高性能混凝土的广泛应用，更进一步增加了混凝土收缩开裂的可能 性。现阶段为减小混凝土收缩带来的开裂问题，采用的主要措施有混凝土早期养护，掺加 膨胀剂来达到补偿混凝土自收缩产生的应力，通过添加纤维材料约束混凝土收缩，缓解混 凝土开裂该方法在早期可明显改善混凝土的自收缩等等。在实际操作中养护需消耗大量人 力和时间，膨胀剂需均匀分散在混凝土中，否则造成局部膨胀应力过大，导致混凝土膨胀开 裂。毛细孔张力干缩理论认为，随着毛细孔水的不断蒸发，毛细孔张力作用在孔壁上产生 拉力，导致宏观混凝土收缩，若降低毛细孔中水溶液表面张力，则作用于孔壁上的拉应力降 低，从而减小混凝土收缩，该理论已被大量实验证明。根据该理论，混凝土减缩剂为非离子 表面活性剂，可大幅度降低水的表面张力，目前国内减缩剂产品主要为一元醇和二元醇、环 氧乙烷与环氧丙烷聚合得到的聚氧乙烯类减缩剂。
[0004] 国内现已有少量文献报道聚羧酸盐类混凝土减缩剂，将聚氧乙烯类长链、酯基接 枝在聚羧酸主链上，形成非离子表面活性剂，减小水溶液的表面张力，从而达到减缩效果， 但从检测数据上看，其减缩效果不够理想。减水剂增强混凝土原理主要是减少了混凝土中 拌合水，从而达到增强的效果，目前其产品尚未针对减水剂本身的增强性做相关研宄。
[0005] CN102936109A公开了一种聚羧酸系减水剂及其制备方法与应用，CN102826784A 公开了一种聚羧酸系减水剂及其制备方法，其原料中均包含丙烯酸、聚醚、酰胺、马来酸酐， 该方法采用氧化还原体系作为引发剂，并且原料配比与本发明不同，因此合成出的产品其 聚合度、接枝顺序、分子结构与本发明的产品不同，不具备减缩、增强作用；其原料中还包括 不饱和磺酸盐类离子型表面活性剂，不能起到降低水溶液表面张力的作用。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种高效减水，且具有显著减缩和增强功能 的减缩增强型高减水率聚羧酸盐。
[0007] 本发明进一步要解决的技术问题是，提供一种分子结构可设计，反应条件温和，生 产工艺和操作优化，生产成本低的减缩增强型高减水率聚羧酸盐的制备方法。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种减缩增强型高减水率聚羧酸 盐，分子结构通式如下：
【主权项】
1. 一种减缩增强型高减水率聚羧酸盐，其特征在于：分子结构通式如下：
式中，a、b、c表示各单体在聚合物中的聚合度，其中，a=l~800, b=l~800，C=I~ 800 ;x=40 ~100。
2. -种如权利要求1所述减缩增强型高减水率聚羧酸盐的制备方法，其特征在于：包 括以下步骤： (1) 自由基聚合：按重量份，将6~60份甲基丙烯酸、72~180份烯丙基聚氧乙烯醚、 0. 3~6份丙烯酰胺、3~24份马来酸酐和180~360份去离子水加入合成反应器中，氮气 保护下搅拌混匀，加热至50~90°C，以0. 5~8mL/min的速率，同时且分别滴加0. 4~4. 5 份过硫酸铵的水溶液和0. 3~3份巯基乙酸的水溶液，持续搅拌2~8h，在40~80°C下， 保温0. 5~5 h ; (2) 冷却中和：冷却至室温后，调节pH至6~8,得减缩增强型高减水率聚羧酸盐。
3. 根据权利要求2所述减缩增强型高减水率聚羧酸盐的制备方法，其特征在于：步骤 (1)中，按重量份，将18~30份甲基丙烯酸、96~170份烯丙基聚氧乙烯醚、0. 36~2. 4份 丙烯酰胺、6~18份马来酸酐和240~350份去离子水加入合成反应器。
4. 根据权利要求2或3所述减缩增强型高减水率聚羧酸盐的制备方法，其特征在于： 步骤（1)中，分别滴加1~2份过硫酸铵的水溶液和0. 5~1. 5份巯基乙酸的水溶液。
5. 根据权利要求2或3所述减缩增强型高减水率聚羧酸盐的制备方法，其特征在于： 步骤（1)中，所述烯丙基聚氧乙烯醚的平均分子量为2000~5000。
6. 根据权利要求2或3所述减缩增强型高减水率聚羧酸盐的制备方法，其特征在于： 步骤（1)中，所述加热的温度为55~75°C，搅拌的时间为3~6h。
7. 根据权利要求2或3所述减缩增强型高减水率聚羧酸盐的制备方法，其特征在于： 步骤（1)中，所述滴加速率为1~5mL/min。
8. 根据权利要求2或3所述减缩增强型高减水率聚羧酸盐的制备方法，其特征在于： 步骤（1)中，所述保温的温度为50~70°C，保温的时间为1~3h。
9. 根据权利要求2或3所述减缩增强型高减水率聚羧酸盐的制备方法，其特征在于： 步骤（2)中，采用lmol/L氢氧化钠水溶液调节pH。
【专利摘要】一种减缩增强型高减水率聚羧酸盐及其制备方法，所述方法包括以下步骤：（1）自由基聚合：按重量份，将甲基丙烯酸、烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酰胺、马来酸酐和去离子水加入合成反应器中，氮气保护下搅拌混匀，加热至50～90℃，以0.5～8mL/min的速率分别滴加过硫酸铵的水溶液和巯基乙酸的水溶液，持续搅拌2～8h，在40～80℃下，保温0.5～5h；（2）冷却中和：冷却至室温后，调节pH至6～8，得减缩增强型高减水率聚羧酸盐。按照本发明方法所制备的减缩增强型高减水率聚羧酸盐具有高减水率，能大幅降低水溶液表面张力，对水泥砂浆具有显著的减缩功能，在相同水灰比条件下，可提高水泥砂浆早、后期强度。
【IPC分类】C04B24-26, C08F222-06, C08F220-06, C08F220-56, C08F283-06
【公开号】CN104743957
【申请号】CN201510099825
【发明人】史才军, 龙兰, 张相雷
【申请人】史才军
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月6日