一种预制构件专用早强聚羧酸减水剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种预制构件专用早强聚羧酸减水剂，以异戊烯基聚醚、丙烯酰胺基单体以及丙烯酸聚亚丙基二醇单酯混合液，辅以富马酸二甲酯以及分子量调节剂，加入引发剂进行共聚反应制成。本发明的早强聚羧酸减水剂减水率高，早期强度高，收缩率较低，适应性好，生产过程中无甲醛污染，尤其适用于预制构件和水泥制品中。
【专利说明】一种预制构件专用早强聚羧酸减水剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种预制构件专用早强聚羧酸减水剂，属于混凝土外加剂领域。
【背景技术】
[0002] 近年来随着高铁、地铁、南水北调等重大工程的开展以及大规模的城市化建设，对 混凝土外加剂提出了更高的要求，尤其预制构件包括管片管粧在内的混凝土构件剧增，必 须确保混凝土结构的耐久性。故研宄适应于预制混凝土来提高混凝土早期强度、加速模板 周转速度的早强型聚羧酸减水剂具有十分重大的意义。
[0003] 聚羧酸减水剂已经在国内以迅猛的速度发展，虽已经达到了日本、德国等国外减 水剂的水平。在预制混凝土实际应用中，大多采用复合型早强型减水剂，虽然可以解决缩短 蒸养时间或者免除蒸养工艺，增加显著的经济效益，然而由于不同的组分在混凝土中的作 用机理也不尽相同，在提高混凝土某方面性能的同时，也会影响其他方面的性能，如采用三 乙醇胺复合可能会提高早期的强度但对后期混凝土耐久性有一定影响。
[0004] 针对此问题，目前行业内一般是通过采用分子设计早强聚羧酸减水剂复获得性能 较优的早强减水剂。专利CN103467669公开了一种早强聚羧酸减水剂以烯基聚氧乙烯醚、 磺酸和羧酸类不饱和单体进行聚合制备。专利103450412及CN103450408都公开了一种早 强聚羧酸减水剂。均采用含羧酸基、磺酸以及酰胺等基团的化合物进行自由基聚合而成，然 而该工艺生产较复杂，而且对混凝土的收缩效果不佳。
【发明内容】
[0005] 本发明公开了一种预制构件专用早强聚羧酸减水剂，具有较高的减水率和可施工 性，而且工艺简单，生产过程中无污染。
[0006] 为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：
[0007] -种预制构件专用早强聚羧酸减水剂，以异戊烯基聚醚、丙烯酰胺基单体以及丙 烯酸聚亚丙基二醇单酯混合液，辅以富马酸二甲酯以及分子量调节剂，加入引发剂进行共 聚反应制成。
[0008] 本发明的减水剂，制备过程中水的用量可以根据实际工程需要进行调整，优选该 减水剂的固含量为50%。
[0009] 本发明的减水剂，采用在水中加入上述各原料制成，物质的量为异戊烯基聚醚： 丙烯酰胺基单体：丙烯酸聚亚丙基二醇单酯混合液：富马酸二甲酯：引发剂：分子量调 节剂=1 : (1.0 ?1.5) : (3.0 ?4.0) : (0.1 ?1.0) : (0.1 ?0.5) : (0.1 ?0.5)。
[0010] 在本发明中，所述异戊烯基聚醚分子量为400-3000,优选为2000。
[0011] 在本发明中，丙烯酰胺基单体包括N-异丙基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、3-丙烯 酰胺基苯硼酸2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或一种以上的的混合物，通过引入了 氨基基团参与反应，在聚合物分子链上增加了大量的酰胺基团。
[0012] 在本发明中，引发剂包括过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或一种以上的混 合物，通过加入引发剂诱导引发聚合反应。
[0013] 在本发明中，丙烯酸聚亚丙基二醇单酯混合液是由丙烯酸和聚亚丙基二醇以及 MPEG1000按照摩尔比出：I. I : 1)在无溶剂状态加催化剂和阻聚剂并加热进行回流反应 制得。
[0014] 通常是加热到120°C乃至更高的温度。
[0015] 其中，所述催化剂为对甲苯磺酸，阻聚剂为吩噻嗪。
[0016] 在本发明中，分子量调节剂包括异丙醇、巯基乙醇、烯丙基磺酸钠以及甲基丙烯磺 酸钠中的一种或一种以上的混合物。
[0017] 本发明所公开的减水剂由结构上具有羧酸、氨基、羟基、聚氧乙烯基以及酯基团， 由四个种类的单体聚合而成，充分发挥了各成分之间的协同作用。
[0018] 相应的，本发明公开了所述早强聚羧酸减水剂制备方法，以甲基烯丙基醚、丙烯酰 胺基单体以及丙烯酸聚亚丙基二醇单酯，辅以富马酸二甲酯、分子量调节剂，加入引发剂， 在60-80°C的温度条件下，加入引发剂进行共聚反应制得。
[0019] 优选的，所述共聚反应的反应时间为4小时，保持较好的反应性能。
[0020] 进一步的，还包括通过使用碱性调节剂对早强聚羧酸减水剂进行调节的步骤，通 常是将减水剂调节到中性或接近中性。
[0021] 与现有技术相比，本发明的减水剂取得了如下技术进步：
[0022] 1.减水率较高，在较低的掺量下对混凝土具有良好的分散性，并对各地区的常用 水泥都具有良好的分散能力。
[0023] 2.产品兼具减缩性能和早强性能，产品储存稳定，早强性高，且收缩率低特点，具 有一定的混凝土抗开裂性能。
[0024] 3.经时损失小，尤其可满足低坍落度保持性的要求。
[0025] 4.含气量较低，可满足各种预制构件混凝土的施工要求。
[0026] 5.生产过程中无污染，属环保产品。
【具体实施方式】 [0027] 实施例1
[0028] 将Imol的异戊烯基聚醚、0· 5mol富马酸二甲酯和130mol去离子水，放入反应烧 瓶中，升温，在70°C温度下，搅拌使反应物完全溶解，再向容器中滴加溶有I. 25mo的12-丙 烯酰胺基-甲基丙磺酸、3. 4mol丙烯酸聚亚丙基二醇单酯和I. 5mol去离子水的水溶液与 0. 15mol过硫酸铵溶液以及0. Imol质量巯基乙醇，控制滴加速度，在3h内滴完，保持温度反 应1小时。冷却后再加入30%氢氧化钠溶液调节pH = 6. 5,制得50%固含的早强聚羧酸高 性能减水剂。
[0029] 实施例2
[0030] 将Imol的异戊烯基聚醚、0· 4mol富马酸二甲酯和IOOmol去离子水，放入反应烧瓶 中，升温，在65°C温度下，搅拌使反应物完全溶解，再向容器中滴加溶有1.5mol的3-丙烯 酰胺基苯硼酸、3mol丙烯酸聚亚丙基二醇单酯和I. 5mol去离子水的水溶液与0. 2mol过硫 酸铵溶液以及〇. 35mol质量烯丙基磺酸钠，控制滴加速度，在3h内滴完，保持温度反应1小 时。冷却后再加入30%氢氧化钠溶液调节pH = 6. 5,制得50%固含的早强聚羧酸高性能减 水剂。
[0031] 实施例3
[0032] 将Imol的异戊烯基聚醚、0. 5mol富马酸二甲酯和IOOmol去离子水，放入反应烧瓶 中，升温，在60°C温度下，搅拌使反应物完全溶解，再向容器中滴加溶有LOmol的羟甲基丙 稀酰胺、4mol丙稀酸聚亚丙基二醇单醋和I. 5mol去离子水的水溶液与0. 35mol过硫酸按溶 液以及0. 4mol质量甲基烯丙基磺酸钠，控制滴加速度，在3h内滴完，保持温度反应1小时。 冷却后再加入30%氢氧化钠溶液调节pH = 6. 5,制得50%固含的早强聚羧酸高性能减水 剂。
[0033] 实施例4
[0034] 将Imol的异戊烯基聚醚、0· 7mol富马酸二甲酯和IOOmol去离子水，放入反应烧 瓶中，升温，在70°C温度下，搅拌使反应物完全溶解，再向容器中滴加溶有I. 5mol的2-丙 烯酰胺基-甲基丙磺酸、3. 5mol丙烯酸聚亚丙基二醇单酯和I. 5mol去离子水的水溶液与 0. 22mol过硫酸铵溶液以及0. 37mol质量甲基烯丙基磺酸钠，控制滴加速度，在3h内滴完， 保持温度反应1小时。冷却后再加入30 %氢氧化钠溶液调节pH = 6. 5,制得50%固含的早 强聚羧酸高性能减水剂。
[0035] 实施例5
[0036] 将Imol的异戊烯基聚醚、0. 2mol富马酸二甲酯和IOOmol去离子水，放入反应烧瓶 中，升温，在75°C温度下，搅拌使反应物完全溶解，再向容器中滴加溶有I. 4mol的N-异丙基 丙稀酰胺、4. Omol丙稀酸聚亚丙基二醇单醋和I. 5mol去离子水的水溶液与0. 3mol过硫酸 铵溶液以及〇. 29mol的异丙醇，控制滴加速度，在3h内滴完，保持温度反应1小时。冷却后 再加入30%氢氧化钠溶液调节pH = 6. 5,制得50%固含的早强聚羧酸高性能减水剂。
[0037] 应用实例
[0038] 为了评价本发明的早强减水剂对水泥的分散性能，参照GB 8076-2008《混凝土外 加剂》及GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》的相关规定，采用混凝土试 验检测本产品的各项性能，包括坍落度保持，含气量、抗压强度以及收缩率比等性能参数。
[0039] 表1混凝土配合比（KG)
【权利要求】
1. 一种预制构件专用早强聚羧酸减水剂，其特征在于以异戊烯基聚醚、丙烯酰胺基单 体以及丙烯酸聚亚丙基二醇单酯混合液，辅以富马酸二甲酯以及分子量调节剂，加入引发 剂进行共聚反应制成。
2. 根据权利要求1所述的早强聚羧酸减水剂，其特征在于各组分的物质的量为异戊烯 基聚醚：丙烯酰胺基单体：丙烯酸聚亚丙基二醇单酯混合液：富马酸二甲酯：引发剂： 分子量调节剂=1 : (1.0 ?1.5) : (3.0 ?4.0) : (0.1 ?1.0) : (0.1 ?0.5) : (0.3 ? 0? 5) 〇
3. 根据权利要求1所述的早强聚羧酸减水剂，其特征在于所述异戊烯基聚醚分子量为 400-3000〇
4. 根据权利要求1所述的早强聚羧酸减水剂，其特征在于所述引发剂包括过氧化氢、 过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或一种以上的混合物。
5. 根据权利要求1所述的早强聚羧酸减水剂，其特征在于所述丙烯酸聚亚丙基二醇单 酯混合液是由丙烯酸和聚亚丙基二醇以及MPEG1000按照摩尔比（6 : 1. 1 : 1)在无溶剂 状态下加催化剂和阻聚剂并加热至120度进行回流反应制得。
6. 根据权利要求1所述的早强聚羧酸减水剂，其特征在于所述分子量调节剂包括异丙 醇、巯基乙醇、烯丙基磺酸钠以及甲基丙烯磺酸钠中的一种或一种以上的混合物。
7. 权利要求1的早强聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于以异戊烯基聚醚、丙烯酰 胺单体以及丙烯酸聚亚丙基二醇单酯，并辅以富马酸二甲酯、分子量调节剂在60-80°C的温 度条件下，加入引发剂进行共聚反应，制得。
8. 根据权利要求7的制备方法，其特征在于进一步包括通过使用碱性调节剂对早强聚 羧酸减水剂进行调节的步骤。
【文档编号】C08F2/38GK104496253SQ201410814989
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月23日 优先权日:2014年12月23日
【发明者】王虎群, 熊卫峰, 段文锋 申请人:岳阳东方雨虹防水技术有限责任公司