一种配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种配合硅灰使用的功能化聚羧酸 减水剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 硅灰是硅铁合金和工业硅生产过程中的副产品，由平均直径为0.Iym的极细球 状颗粒组成，这比一般硅酸盐水泥的颗粒小两个数量级，能表现出极好的密实填充性。作为 工业副产品，硅灰在混凝土中具有显著的技术、经济以及生态效益。当前，硅灰在混凝土中 的应用越来越广泛，尤其是当它在高性能混凝土中使用时，对于提高混凝土的强度和耐久 性起到很大的作用。随着现代水泥混凝土技术的发展，辅助性胶凝材料硅灰在混凝土中的 掺量也越来越大，从而使得混凝土混合物中的各类原材料之间相容性差，混凝土的早期和 易性问题逐渐凸显，如混凝土早期流动度差、凝结硬化不正常、减水剂过掺等。而普减水剂 并不能很好地解决硅灰与水泥之间的相容性，因此，合成出配合硅灰使用的减水剂非常有 必要。
[0003] 具有梳形分子结构的聚羧酸系高效减水剂因其减水率高、保坍性能好、掺量低、无 污染、缓凝时间少、成本低等优异性能，适宜配制高强超高强混凝土、高流动性及自密实混 凝土，成为国内外混凝土外加剂研宄开发的热点。聚羧酸混凝土高效减水剂可采用分子设 计原理，根据人们的需要调整分子结构和分子量的大小，从而用于配制低水胶比、高强、高 耐久性的混凝土。
[0004] 目前国内对配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂的研宄较少，导致当前混凝土掺 入硅灰时没有专用的减水剂，导致混凝土性能不稳定，达不到预计的效果。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种配合硅 灰使用的功能化聚羧酸减水剂及其制备方法，本发明方法制备工艺简单、反应条件容易控 制，对生产设备要求较低，并且所制备的减水剂与硅灰具有良好的相容性，掺量低、减水率 高、保坍性能好，是一种高性能聚羧酸减水剂。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
[0007] 提供一种配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂，它由三元嵌段聚醚单体、不饱和 单体、含碳-碳双键的硅烷偶联剂共聚得到，其中三元嵌段聚醚单体分子结构式为：
[0008]
【主权项】
1. 一种配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂，其特征在于，它由三元嵌段聚醚单体、不 饱和单体、含碳-碳双键的硅烷偶联剂共聚得到，其中三元嵌段聚醚单体分子结构式为：
式⑷中10~90的整数；n2为6~10的整数A1为氢或甲基，R2O为乙氧基， R3O为丙氧基，1?4表不氣或甲基； 所述不饱和单体为丙烯酸、马来酸酐中的一种或两者的混合物； 含碳-碳双键的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三 (β-甲氧基乙氧基）硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上按 任意比例的混合物； 所述功能化聚羧酸减水剂的分子量范围为27000~33000。
2. 根据权利要求1所述的配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂，其特征在于，所述三 元嵌段聚醚单体为环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷三元嵌段聚醚单体，分子量为2000~ 6000,其中环氧乙烷与环氧丙烷在分子式中的重量比为9~20 :1。
3. -种配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于步骤如下：将三 元嵌段聚醚单体、不饱和单体、含碳-碳双键的硅烷偶联剂以及水加入反应容器中，搅拌均 匀得到反应溶液，升温至30~40°C，加入引发剂，并同时滴加还原剂水溶液和链转移剂水 溶液，滴加时间为3~4h，保温熟化1~2h，随后加入碱溶液中和反应液至pH值为6~7， 即得到配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂，制备所述功能化聚羧酸减水剂的原材料各组 分的重量百分配比为：不饱和单体10~15 %，三元嵌段聚醚单体65~75 %，含碳-碳双键 的硅烷偶联剂8~15 %，引发剂3~5 %，还原剂0· 01~0· 1 %，链转移剂0· 1~0· 2 %。
4. 根据权利要求3所述的配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在 于所述反应溶液中三元嵌段聚醚单体的质量浓度为35~40% ;所述还原剂水溶液的质量 浓度为1. 5~10% ;所述链转移剂水溶液的质量浓度为1. 5~10%。
5. 根据权利要求3所述的配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在 于所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾；所述还原剂为亚硫酸钠或者维生素C ;所述链转移 剂为二硫基丙醇；所述碱溶液为质量浓度为30%的NaOH水溶液。
6. 根据权利要求3所述的配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在 于所述三元嵌段聚醚单体分子结构式为：
式⑷中10~90的整数；n2为6~10的整数A1为氢或甲基，R2O为乙氧基， R3O为丙氧基，1?4表不氣或甲基。
7. 根据权利要求6所述的配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在 于所述三元嵌段聚醚单体为环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷三元嵌段聚醚单体，分子量为 2000~6000,其中环氧乙烷与环氧丙烷在分子式中的重量比为9~20 :1。
8. 根据权利要求3所述的配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在 于所述不饱和单体为丙烯酸、马来酸酐中的一种或两者的混合物。
9. 根据权利要求3所述的配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在 于所述含碳-碳双键的硅烷偶联剂为乙條基二甲氧基硅烷、乙條基二乙氧基硅烷、乙條基 三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上 按任意比例的混合物。
【专利摘要】本发明涉及一种配合硅灰使用的功能化聚羧酸减水剂及其制备方法，所述减水剂由三元嵌段聚醚单体、不饱和单体、含碳-碳双键的硅烷偶联剂共聚得到，其制备方法如下：将三元嵌段聚醚单体、不饱和单体、含碳-碳双键的硅烷偶联剂以及水加入反应容器中，搅拌均匀得到反应溶液，升温至30～40℃，加入引发剂，并滴加还原剂水溶液和链转移剂水溶液，保温熟化1～2h，随后加入碱溶液中和反应液至pH值为6～7，即得到。本发明制备工艺简单、反应条件容易控制，对生产设备要求较低，并且所制备的减水剂与硅灰具有良好的相容性，掺量低、减水率高、保坍性能好、具有适当引气性，是一种高性能聚羧酸减水剂。
【IPC分类】C04B24-42, C04B14-14, C04B103-30
【公开号】CN104876468
【申请号】CN201510249564
【发明人】黄健, 马保国, 王允栋, 稂合清, 李相国, 蹇守卫, 谭洪波
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月15日