本发明涉及混凝土减水剂合成
技术领域：
，具体涉及一种复合式激发剂体系及其用于制备混凝土减水剂的方法。
背景技术：
：随着我国基础检索的全面展开，铁路、公路、桥梁等建筑上的混凝土用量大大增加。同时，耐久、耐候、高强等高性能混凝土的生产，越来越依赖高性能减水剂，尤其是铁路建设，已经全面推广使用聚羧酸高性能减水剂。聚羧酸减水剂在合成过程中，烯烃的自由基聚合需要引发，需要在高温条件下进行反应，且反应过程为放热过程，反应过程中的温度不易控制；同时，加热需要消耗一定能源，成本高；且一般是40％的固含所需340-390份(总反应液计1000份)的单体，单体用量大，成本高。综上所述，急需一种减水效果好、成本低且易于生产的减水剂以解决现有技术中存在的问题。技术实现要素：本发明目的在于提供一种能大幅降低反应所需活化能、能减少反应时间、确保反应能在常温条件下进行、能减少原料用量以及降低减水剂合成成本的复合式激发剂体系，具体技术方案如下：一种复合式激发剂体系，该体系包括激发剂a和激发剂b；所述激发剂a由按照过氧化物引发剂和偶氮类引发剂按照1-3：1的质量配比混合而成；所述激发剂b由弱还原剂和强还原剂按照5-10：1的质量配比混合而成。以上技术方案中优选的，所述过氧化物引发剂由过氧化氢、过硫酸铵和过氧化苯甲酰按照6：3-4：1-2质量配比混合而成；所述偶氮类引发剂由偶氮二异丁腈(AIBN)和偶氮二异庚腈按照3：0.5-1的质量配比混合而成。以上技术方案中优选的，所述弱还原剂由维生素C、焦亚硫酸钠、亚铁离子化合物按照100：10：1-2的质量配比混合而成，所述亚铁离子化合物为硫酸亚铁、硝酸亚铁、硅酸亚铁、氢氧化亚铁、硫氢化亚铁以及溴化亚铁中的至少一种；所述强还原剂为次硫酸氢钠甲醛。应用本发明的复合式激发剂体系，效果是：(1)能大幅降低反应所需活化能，可以减少反应时间；(2)采用过氧化物引发剂和偶氮类引发剂的组合，半衰期较短的过氧化物引发剂侧重于低温即可启动反应，能确保反应在常温条件下进行，无需加热能源，节约了成本；半衰期较长的偶氮类引发剂侧重于高温类合成，提高转化率，可减少单体用量；(3)匹配维生素C使用，激发剂b的用量略高于激发剂a(还原剂即微过量)，相当于一部分链转移剂的效果，借以提高合成转化率；有机类糖类还原剂的使用可以引入多羟基基团，形成氢键，提高保水性能，水保住了，和易性会好，同时保坍也会变好；(4)激发剂由于是体系化的，不单单只是起催化作用，它还会影响成品(减水剂)的结构，使其支链与现有技术中产品(混凝土减水剂)不一样，存在支链多，有助于提高减水率，扩大其应用范围。本发明还公开一种上述复合式激发剂体系用于制备混凝土减水剂的方法，包括以下步骤：第一步、加入底料，具体是：将大单体、氧化剂以及水按配比加入聚合反应器；聚合反应器中的搅拌装置进行搅拌，搅拌速率为200-1000r/min；第二步、反应，具体是：先加入滴加液A至聚合反应器的底料，半小时后再加入滴加液B，得到反应液；所述滴加液A由激发剂a和水两者的结合或者由激发剂a、丙烯酸烷基酯和水三者的结合按配比混合而成；所述滴加液B由丙烯酸、巯基乙酸、激发剂b和水按配比混合而成；第三步、将反应液经过后续反应即得用于催化合成混凝土减水剂。以上技术方案中优选的，以1000份总反应液计，所述大单体、氧化剂和水的用量为275-340份、1-3份和350-420份，所述滴加液A由4-6份激发剂a、0-50份丙烯酸烷基酯和80-120份水混合而成，所述滴加液B由60-90份丙烯酸、1-3份巯基乙酸、1-3份激发剂b和50-80份水混合而成。以上技术方案中优选的，所述大单体为聚羧酸减水剂单体；所述氧化剂为双氧水；所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸十八烷基酯以及甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。以上技术方案中优选的，所述第二步中反应的温度为常温；所述滴加液A的滴加时间为75-90分钟，所述滴加液B的滴加时间为50-60分钟。以上技术方案中优选的，所述第三步中的后续反应包括酸碱中和反应，所述酸碱中和反应具体是：采用30％的液碱对所述第二步所得反应液进行中和，将pH值调节到5-8。本发明的复合式激发剂体系用于制备混凝土减水剂的方法，效果是：(1)工艺步骤精简，工艺参数容易控制；(2)大单体是一种短主链、长支链的大单体，通过长支链的覆盖和吸附能力还有空间位阻效应，达到一个很好的减水效果(具体是：本发明所得35％左右固含的成品能达到常规40％固含的成品的效果)；(3)采用最节省原料的方式合成，降低了生产成本；(4)减水剂的作用原理：减水剂通常是一种表面活性剂，属阴离子型表面活性剂；它吸附于水泥颗粒表面使颗粒显示电性能，颗粒间由于带相同电荷而相互排斥，使水泥颗粒被分散而释放颗粒间多余的水分而产生减水作用；另一方面，由于加入减水剂后，水泥颗粒表面形成吸咐膜，影响水泥的水化速度，使水泥石晶体的生长更为完善，减少水分蒸发的毛细空隙，网络结构更为致密，提高了水泥砂浆的硬度和结构致密性；减水剂的功能是：使水泥颗粒分散，改善和易性，降低用水量，从而提高水泥基材料的致密性和硬度，增大其流动性。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。具体实施方式以下结合实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1：一种混凝土减水剂的制备方法，详细过程如下：合成方法具体包括以下步骤：第一步、加入底料，具体是：将300g大单体、3g氧化剂以及350g水加入聚合反应器；聚合反应器中的搅拌装置进行搅拌，搅拌速率为350r/min；第二步、反应，具体是：先加入滴加液A至聚合反应器的底料，再加入滴加液B，得到反应液；所述滴加液A由10g丙烯酸烷基酯、6g激发剂a和80g水混合而成，所述激发剂a由过氧化物引发剂和偶氮类引发剂按照3：1的质量配比混合而成，所述过氧化物引发剂由过氧化氢、过硫酸铵和过氧化苯甲酰按照6：3：1的质量配比混合而成，所述偶氮类引发剂由偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈按照3：1的质量配比混合而成；所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸羟乙酯。所述滴加液B由3g巯基乙酸、60g丙烯酸、3g激发剂b(激发剂b的用量小于激发剂a的用量)和60g水混合而成，所述激发剂b由弱还原剂和强还原剂按照5：1的质量配比混合而成，所述弱还原剂由维生素C、焦亚硫酸钠和亚铁离子化合物按照100：10：1的质量配比混合而成；所述亚铁离子化合物由硫酸亚铁和硝酸亚铁按照1：1的质量配比混合而成；所述强还原剂为次硫酸氢钠甲醛。第三步、将反应液经过后续反应即得用于催化合成混凝土减水剂。上述大单体为聚羧酸减水剂单体，通过长支链的覆盖和吸附能力还有空间位阻效应，达到一个减水的效果。所述氧化剂为双氧水。所述次硫酸氢钠甲醛又名雕白粉，为半透明白色斜方结晶或小块，其表观密度1.80-1.85g/cm3，其熔点64℃(溶于其结晶水)，其高于120℃分解，其易溶于水且微溶于醇。上述第二步中反应的温度为常温；所述滴加液A的滴加时间为90分钟，所述滴加液B的滴加时间为60分钟。上述第三步中的后续反应包括酸碱中和反应，详情是：采用30％的液碱对第二步所得反应液进行中和，将pH值调节到6-7。实施例2实施例2与实施例1不同之处如下：所述第一步中：大单体、氧化剂以及水的用量为275g、1g和420g；搅拌装置的搅拌速率为200r/min。所述第二步中：所述滴加液A由4g激发剂a、15g丙烯酸烷基酯和120g水混合而成，所述激发剂a由过氧化物引发剂和偶氮类引发剂按照1：1的质量配比混合而成，所述过氧化物引发剂由过氧化氢、过硫酸铵和过氧化苯甲酰按照3：2：1的质量配比混合而成，所述偶氮类引发剂由偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈按照6：1的质量配比混合而成；所述丙烯酸烷基酯由丙烯酸羟乙酯、丙烯酸十二烷基酯和甲基丙烯酸甲酯按照1：1：1的质量配比混合而成。所述滴加液B由2g巯基乙酸、90g丙烯酸、1g激发剂b和80g水混合而成，所述激发剂b由弱还原剂和强还原剂按照10：1的质量配比混合而成；所述弱还原剂由维生素C、焦亚硫酸钠和亚铁离子化合物按照50：5：1的质量配比混合而成；所述亚铁离子化合物为硫酸亚铁。其他工艺步骤、工艺参数等均与实施例1相同。实施例3实施例3与实施例1不同之处如下：所述第一步中：大单体、氧化剂以及水的用量为340g、2g和400g；搅拌装置的搅拌速率为1000r/min。所述第二步中：所述滴加液A由5g激发剂a、50g丙烯酸烷基酯和100g水混合而成，所述激发剂a由过氧化物引发剂和偶氮类引发剂按照2：1的质量配比混合而成，所述过氧化物引发剂由过氧化氢、过硫酸铵和过氧化苯甲酰按照6：4：1的质量配比混合而成，所述偶氮类引发剂由偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈按照3：0.8的质量配比混合而成；所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸十八烷基酯和甲基丙烯酸甲酯安装1：2：2：1：3的质量配比混合而成。所述滴加液B由80g丙烯酸、2g激发剂b、1g巯基乙酸和70g水混合而成，所述激发剂b由弱还原剂和强还原剂按照8：1的质量配比混合而成；所述弱还原剂由维生素C、焦亚硫酸钠和亚铁离子化合物按照200：20：3的质量配比混合而成；所述亚铁离子化合物由硫酸亚铁、氢氧化亚铁、硫氢化亚铁以及溴化亚铁按照1：1：1：1的质量配比混合而成。其他工艺步骤、工艺参数等均与实施例1相同。分别测试上述实施例1-实施例3所得混凝土减水剂与普通减水剂，将母液同等浓度下的水泥净浆初始流动性和经时流动性，详见表1。实验所用水泥为华新42.5普硅水泥，参考GB/8076-2008《混凝土外加剂》测试标准。表1不同减水剂对水泥净浆流动影响减水剂种类初始流动性/mm经时流动性/mm普通减水剂250220实施例1261265实施例2263260实施例3262272根据表1可知：本发明实施例1-3的初始流动性均较普通减水剂母液的大，且经时流动性较初始流动性更佳，因此，本发明的方法所得混凝土减水剂的支链体系更为合理，有利于提高分散稳定性，确保保坍性能显著提高。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3