一种减缩型聚羧酸系高性能减水剂的制备方法
【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，具体涉及一种减缩型聚羧酸系 尚性能减水剂，特别涉及该种减水剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 混凝土因收缩而引起的裂缝或裂纹，会影响建筑物的外观、降低混凝土的使用寿 命，甚至会引起严重的混凝土结构安全问题。减水剂已成为混凝土生产中不可或缺的组成 部分，但通常掺加减水剂会增大混凝土干燥收缩或自收缩，特别是随着现代混凝土的发展， 高性能和高强以及流态混凝土的大量应用，致使混凝土收缩问题日益突出。其中，聚羧酸系 减水剂由于具有高减水率、保坍性好、分子结构可设计及绿色环保等优点，逐渐成为现代混 凝土减水剂的一个重要发展方向。而聚羧酸系减水剂虽能改善混凝土干燥收缩的问题，但 仍不能有效解决混凝土的开裂问题。
[0003] 减缩剂是一种通过降低水泥石孔溶液表面张力而减少水泥基材料收缩的化学外 加剂，能够从本质上降低混凝土由于失水或自干燥导致的收缩，是抑制高性能混凝土收缩 的重要手段之一，减缩剂的应用将来可能成为一种趋势。利用减水剂和减缩剂共掺来实现 高性能混凝土的优良工作性、高强度和降低因收缩引起的耐久性劣化时，不但带来使用的 不便，两者还可能存在相容性问题。
[0004] 因此，开发具有高减水率、同时又能有效降低混凝土收缩的减缩型聚羧酸系高性 能减水剂，对改善混凝土的体积稳定性、提高混凝土结构的耐久性具有重要意义。
【发明内容】
[0005] 本发明通过主、侧链基团等分子结构设计，引入新的聚合单体，提供一种减缩型聚 羧酸系高性能减水剂及其制备工艺。
[0006] 本发明涉及一种减缩型聚羧酸系高性能减水剂的制备方法，其特征在于，包括以 下步骤：
[0007] 步骤一、含硅共聚物的制备：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不饱和羧酸及其衍生物、硅烷单体、十二烷基硫酸钠、醚类非离子 乳化剂及水；通氮气除去体系中的氧气，回流、搅拌，加热并在35°C?40°C预混1小时；升 温至60°C?65°C滴加引发剂溶液，在2小时?3小时内恒速滴完，并保温1小时?2小时； 即得含硅共聚物。
[0008] 步骤二、减缩型聚羧酸系高性能减水剂的制备：向四口烧瓶中加入所制备的含硅 共聚物、苯乙烯、异戊烯醇聚氧乙烯醚及水，边搅拌边加热至40°C?45°C，加入氧化剂；接 着将不饱和羧酸及其衍生物、小分子醇、还原剂、链转移剂与水配成混合溶液，在2小时?4 小时内恒速滴完，并保温2小时?3小时；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减缩型聚羧酸系高性能减水剂。
[0009] 所述硅烷单体包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基乙酰氧基 硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基十二烷基二甲氧基硅烷、y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Y_氨丙基三乙氧基硅烷、Y_甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、Y_ (2, 3-环氧丙氧）丙基 二甲氧基娃烧中的一种以上。
[0010] 所述醚类非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、二苄基异丙苯 基酚聚氧乙烯醚、苄基二甲基酚聚氧乙烯醚或苯乙基酚聚氧乙烯醚中的一种以上，用量为 不饱和羧酸及其衍生物和硅烷单体质量之和的1. 0%?4. 5%。
[0011] 所述引发剂为过硫酸盐类，包括过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠中的一种以上，其 用量为不饱和羧酸及其衍生物和硅烷单体质量之和的0. 3%?1. 2%。
[0012] 所述硅烷单体与不饱和羧酸及其衍生物的质量比为（4?12) : (96?88)。
[0013] 所述氧化剂为过氧化氢或叔丁基过氧化氢，其用量为反应单体总重量的0. 5%? 1. 8 % ;所述的还原剂为抗坏血酸或甲醛合次硫酸氢钠，其用量为反应单体总重量的 0? 2%?0? 6%〇
[0014] 所述的链转移剂为巯基乙醇、巯基乙酸或3-巯基丙酸，用量为反应单体总重量的 0. 2%?1. 5%，更优用量为反应单体总重量的0. 3%?0. 7%。
[0015] 所述不饱和羧酸及其衍生物为马来酸、（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酸甲酯、（甲 基）丙烯酸乙酯、（甲基）丙烯酸丙酯、（甲基）丙烯酸丁酯中的一种以上。
[0016] 所述小分子醇为1，2-丙二醇、一缩二丙二醇、异丙醇、叔丁醇或异丁醇中的一种 以上。
[0017] 所述异戊烯醇聚氧乙烯醚、含硅共聚物、苯乙烯、不饱和羧酸及其衍生物、小分子 醇的质量比为（66.0 ?80.5) : (11.1 ?17.8) : (0.7 ?1.8) : (7. 2 ?11.1) : (0.5 ? 3. 0)〇
[0018] 本发明的有益效果：
[0019] 由于分子结构中含有减缩基团，能有效降低水溶液的表面张力，从而有效降低混 凝土的收缩，改善混凝土的体积稳定性；本发明采用常压生产，设备要求低，操作方便，有利 于工业化生产，且产品中不含氯离子，对混凝土中的钢筋无锈蚀危害。
【具体实施方式】
[0020] 以下用具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手 段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
[0021] 实施例1 :
[0022] 步骤一、含硅共聚物的制备：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13. 5份丙烯酸、11. 0份丙烯酸丁酯、373. 5份丫 _甲基丙烯酰氧 丙基三甲氧基硅烷、3. 95份十二烷基硫酸钠、5. 92份辛基酚聚氧乙烯醚及435. 8份水；通氮 气除去体系中的氧气，回流、搅拌，加热并在35 °C?40 °C预混1小时；升温至60 °C?65 °C滴 加2. 39份过硫酸钾与65. 6份水配成的引发剂溶液，在2小时?3小时内恒速滴完，并保温 1小时?2小时；即得含硅共聚物GWJ-1。
[0023] 步骤二、减缩型聚羧酸系高性能减水剂的制备：在装有搅拌器、温度计的四口瓶中 加入32. 8份GWJ-1、2. 9份苯乙烯、165. 4份异戊烯醇聚氧乙烯醚及121. 7份水；边搅拌边加 热至40°C?45°C，加入1. 58份叔丁基过氧化氢；将19. 4份丙烯酸、0. 68份抗坏血酸、0. 70 份巯基乙醇与4. 5份异丙醇加入62. 3份水中，配成混合液，并在3小时?5小时滴完；滴加 完毕后恒温反应1小时?2小时；反应完毕后待反应产物冷却至30°C后，加19. 6份液碱调 节pH值为6?7,即得透明略泛乳白色的减缩型聚羧酸系高性能减水剂JSG-1。
[0024] 实施例2:
[0025] 步骤一、含硅共聚物的制备：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10. 3份甲基丙烯酸、25. 5份丙烯酸甲酯、364. 2份乙烯基三甲氧 基硅烷、4. 08份十二烷基硫酸钠、4. 46份苯乙基酚聚氧乙烯醚及443. 6份水；通氮气除去体 系中的氧气，回流、搅拌，加热并在35°C?40°C预混1小时；升温至60°C?65°C滴加2. 44 份过硫酸铵与58. 6份水配成的引发剂溶液，在2小时?3小时内恒速滴完，并保温1小时? 2小时；即得含硅共聚物GWJ-2。
[0026] 步骤二、减缩型聚羧酸系高性能减水剂的制备：在装有搅拌器、温度计的四口瓶中 加入26. 8份GWJ-2、3. 1份苯乙烯、171. 7份异戊烯醇聚氧乙烯醚及132. 6份水；边搅拌边 加热至40°C?45°C，加入1. 80份过氧化氢；将20. 5份甲基丙烯酸、0. 86份抗坏血酸、0. 91 份巯基乙酸与2. 9份叔丁醇加入58. 7份水中，配成混合液，3小时?5小时滴完，滴加完毕 后恒温反应1小时?2小时；反应完毕后待反应产物冷却至30°C后，加19. 4份液碱调节pH 值为6?7,即得透明略泛乳白色的减缩型聚羧酸系高性能减水剂JSG-2。
[0027] 实施例3 :
[0028] 步骤一、含硅共聚物的制备：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27. 7份丙烯酸、15. 8份甲基丙烯酸乙酯、352. 4份Y_氨丙基三 乙氧基硅烷、3. 92份十二烷基硫酸钠、6. 73份壬基酚聚氧乙烯醚及441. 4份水；通氮气除去 体系中的氧气，回流、搅拌，加热并在35 °C?40 °C预混1小时；升温至60 °C?65 °C滴加2. 78 份过硫酸钠与58. 9份水配成的引发剂溶液，在2小时?3小时内恒速滴完，并保温1小时? 2小时；即得含硅共聚物GWJ-3。
[0029] 步骤二、减缩型聚羧酸系高性能减水剂的制备：在装有搅拌器、温度计的四口瓶中 加入29. 6份GWJ-3、2. 1份苯乙烯、175. 3份异戊烯醇聚氧乙烯醚及167. 9份水；边搅拌边 加热至40°C?45°C，加入2. 25份过氧化氢；将18. 2份马来酸、1. 16份甲醛合次硫酸氢钠、 1. 38份巯基乙醇与4. 8份异丙醇加入59. 6份水中，配成混合液，3小时?5小时滴完，滴加 完毕后恒温反应1小时?2小时；反应完毕后待反应产物冷却至30°C后，加18. 3份液碱