一种硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料中的混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种硫酸盐相容型聚 羧酸系减水剂，特别涉及该种减水剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 混凝土是世界上用量最大、应用最广泛的建筑材料。随着我国基础建设的全面展 开，铁路、公路、桥梁等建筑上的混凝土用量大大增加，对现代混凝土技术的要求也越来越 尚。具有尚减水率、低将损、尚强、超尚强特点的尚性能混凝土是混凝土发展的方向。作为 混凝土第五组分的减水剂为了适应混凝土技术的发展，要求具有更高的性能。聚羧酸系减 水剂具有高减水率、与水泥相容性好、通过降低孔溶液的表面张力减少水泥混凝土收缩和 环境友好等特点，已被广泛应用于土木工程、桥梁工程、高速铁路等高性能混凝土中。但理 论研宄与工程实践中都发现聚羧酸系减水剂与混凝土组成材料常常存在相容性问题，例如 混凝土坍落度损失快、出现异常凝结、强度增加较慢、收缩增加、易开裂等现象。
[0003] 影响聚羧酸系减水剂的相容性的因素有很多种，如水泥比表面积和粒径分布、水 泥存放时间、砂石含泥量、胶凝材料的碱含量及硫酸盐含量等，其中硫酸盐含量对聚羧酸系 减水剂的影响较为明显。粉煤灰、磨细矿渣等工业废渣均含有不同量的硫酸盐，有的含量 (以S(U+)甚至超过10%，所以硫酸盐对聚羧酸系减水剂的影响是不可避免的。硫酸盐相 容性问题大大增加了聚羧酸系减水剂在混凝土中的大量推广应用，也增大了其应用成本， 因此亟待改进。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的问题，本发明针通过主、侧链基团等分子结构设计，引入新 的聚合单体，提供一种硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂及其制备工艺。
[0005] 一种硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006] (1)三元共聚物的制备：向装有温度计、搅拌器、恒压漏斗、氮气导入管、回流冷凝 器的四口烧瓶中加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及水并在35°C?40°C搅拌溶解，然后加 入液碱调节pH值为7?7. 5,加入十二烷基硫酸钠和单体A;通氮气除去体系中的氧气；将 单体B及水预混配成1#混合液；引发剂加水配成2 #混合液；在38°C?40°C时同时滴加两 种混合液，在2h?3h内恒速滴完；滴完后继续在38°C?40°C保温4h?6h;即得三元共聚 物。
[0007] (2)硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂的制备：向四口烧瓶中加入所制备的三元共聚 物、单体C及水，边搅拌边加热至40°C?45°C，加入氧化剂；接着将单体D、还原剂、链转移 剂与水配成1#混合溶液，单体E加水配成2 #混合液；在40°C?45°C时同时滴加两种混合 液，在2h?3h内恒速滴完；滴完后继续在40°C?45°C保温2h?3h;冷却至30°C后，用液 碱中和至pH值6?7,即制得透明略泛乳白色的硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂。
[0008] 所述单体A为乙烯基芳香化合物，包括苯乙烯、a-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对甲 基苯乙烯中的一种以上；所述单体B为不饱和酰胺单体包括（甲基）丙烯酰胺、N，N-二甲 基（甲基）丙烯酰胺、N-羟甲基（甲基）丙烯酰胺中的一种。
[0009] 所述引发剂为过硫酸盐-硫酸盐混合体系，过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸铵或过 硫酸钠中的一种，硫酸盐为亚硫酸氢盐或焦亚硫酸盐中的一种，引发剂用量为单体质量的 4% ?10%〇
[0010] 所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、单体A与单体B的质量比为（85?94) : (6? 12) : (3 ?8)。
[0011] 所述单体C为聚氧乙烯聚氧丙烯醚共聚单体，化学结构式如下：
[0012]
【主权项】
1. 一种硫酸盐相容型聚駿酸系减水剂的制备方法，其特征在于，包括w下步骤： (1) =元共聚物的制备；向装有温度计、揽拌器、恒压漏斗、氮气导入管、回流冷凝器的 四口烧瓶中加入2-丙締酷胺-2-甲基丙横酸及水并在35°C?40°C揽拌溶解，然后加入液 碱调节抑值为7?7. 5,加入十二烧基硫酸钢和单体A ;通氮气除去体系中的氧气；将单体 B及水预混配成1#混合液；引发剂加水配成2#混合液；在38°C?40°C时同时滴加两种混合 液，在化?化内恒速滴完；滴完后继续在38°C?40°C保温化?化；即得=元共聚物； (2) 硫酸盐相容型聚駿酸系减水剂的制备；向四口烧瓶中加入所制备的S元共聚物、 单体C及水，边揽拌边加热至40°C?45°C，加入氧化剂；接着将单体D、还原剂、链转移剂与 水配成1#混合溶液，单体E加水配成2 #混合液；在40°C?45°C时同时滴加两种混合液，在 化?化内恒速滴完；滴完后继续在40°C?45°C保温化?化；冷却至30°C后，用液碱中和 至抑值6?7,即制得透明略泛乳白色的硫酸盐相容型聚駿酸系减水剂。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述单体A为己締基芳香化合物，包 括苯己締、a -甲基苯己締、己締基甲苯、对甲基苯己締中的一种W上；所述单体B为不饱和 酷胺单体，包括（甲基）丙締酷胺、N，N-二甲基（甲基）丙締酷胺、N-哲甲基（甲基）丙 締酷胺中的一种。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于；所述引发剂为过硫酸盐-亚硫酸氨 盐或过硫酸盐-焦亚硫酸盐混合体系，过硫酸盐为过硫酸钟、过硫酸锭或过硫酸钢中的一 种，引发剂用量为单体质量的4%?10%。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述2-丙締酷胺-2-甲基丙横酸、 单体A与单体B的质量比为巧5?94):化?12) : (3?8)。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述单体C为聚氧己締聚氧丙締離 共聚单体，化学结构式如下；
式中，Ri表示H或C1?C3的烧基；R 2表示H、-CH 3或-COOM基团；EO和PO分别表示 氧化己締基和氧化丙締基；m和n表示氧化締基的平均加成摩尔数，m = 25?60, n = 0? 40。
6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述单体D为不饱和駿酸，包括丙締 酸或甲基丙締酸中的一种。
7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述单体E为一种娃烧偶联剂，包 括己締基=甲氧基娃烧、己締基=己氧基娃烧、己締基己酷氧基娃烧、甲基苯基二甲氧基娃 烧、甲基十二烧基二甲氧基娃烧、丫-氨丙基甲基二甲氧基娃烧、丫-氨丙基S己氧基娃烧 中的一种。
8. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于；所述氧化剂为过氧化氨或叔了基过 氧化氨，其用量为反应单体质量的0. 5%?1. 8%;所述的还原剂为k抗坏血酸或甲醒合次 硫酸氨钢，其用量为反应单体质量的0. 2%?0. 6%。
9. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述链转移剂为琉基己醇、琉基己酸 或3-琉基丙酸，用量为反应单体质量的0. 3%?0. 7%。
【专利摘要】本发明涉及一种硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂的制备方法，属于水泥混凝土减水剂领域。其具体步骤如下：首先2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乙烯基芳香化合物单体A和不饱和酰胺单体B在十二烷基硫酸钠及引发剂的作用下，制得三元共聚物；然后将三元共聚物、聚氧乙烯聚氧丙烯醚共聚单体C、不饱和羧酸单体D及硅烷偶联剂单体E在氧化还原体系引发剂及链转移剂作用下进行水相自由基聚合反应，反应完成后调整pH值，即制得硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂。本发明方法制备的硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂具有性价比高、反应简单、易于控制、和水泥适应性强等优点，且在水溶液中聚合，无“三废”排放，属于清洁生产。
【IPC分类】C08F220-06, C08F220-56, C04B24-16, C04B103-30, C08F283-06, C08F212-12, C08F220-54, C08F220-58
【公开号】CN104592457
【申请号】CN201510080060
【发明人】陈国新, 祝烨然, 黄国泓, 王冬, 杜志芹, 刘兴荣, 蔡明 , 付丹华, 王凤
【申请人】水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月13日