一种早强型聚羧酸减水剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及混凝土外加剂，具体为一种早强型聚羧酸减水剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着近年来我国混凝土的发展，混凝土的各方面性能不断提高，对混凝土减水剂 的要求也越来越高。减水剂是较重要的一种混凝土外加剂，按其减水率大小，可分为普通减 水剂（以木质素磺酸盐类为代表），高效减水剂（包括萘系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族 系等）和_性能减水剂（以聚竣酸系_效能减水剂为代表）。
[0003] 聚羧酸减水剂，是以羧酸类接枝聚合物为主体的外加剂，一般是由含有端烯基的 聚醚大单体和不饱和羧酸(盐）小单体水溶液共聚合而成，具有掺量低、减水率高、坍落度损 失小、与水泥适应性强等优点，且可提高混凝土中粉煤灰、矿粉等混合材的用量，能大幅度 节约水泥，还可配置高强、超高强混凝土。基于上述优点，聚羧酸减水剂被广泛用于高速铁 路、桥梁、水利等要求高强度、高耐久性、高水泥适应性混凝土的工程中。
[0004] 聚羧酸减水剂的使用在具有上述优点的同时，也暴露了许多问题，例如，普通型的 聚羧酸减水剂会显著延缓水泥的水化，尤其在低温环境下，会造成混凝土的早期强度发展 缓慢，这就限制了普通聚羧酸减水剂在寒冷环境的使用，也制约了其在预制构件中的应用。
[0005] 目前，较为常用的混凝土早强剂主要有氯盐系、硫酸盐系、碳酸盐系、有机物系、矿 物类及复合早强剂。现有的早强剂只能将混凝土 3天、7天强度提高30%~60%，且易引入 氯离子或碱金属，氯离子易引起钢筋锈蚀，碱金属含量过高易引起碱集料反应，两者均会导 致结构损坏。
[0006] 专利CN101205128B提供了一种早强型聚羧酸系高性能减水剂及其制造方法，该 发明采用聚合度为37和54的烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠在氧 化还原引发体系条件下五元共聚制备。由于烯丙基聚氧乙烯醚的活性相对较低，聚合反应 完成后，在聚合溶液中有部分残留，会对最终聚合物的减水性能和混凝土性能带来不利影 响。
[0007] 专利CN101376576B提供了一种早强型聚羧酸系高性能减水剂及其制备工艺，该 发明采用两种不同链节数的聚乙二醇单醚丙烯酸酯类大单体、（甲基）丙烯酸、烯丙基磺酸 钠或甲基丙烯磺酸钠、聚醚丙烯酸酯类单体在氮气保护条件下，采取一次投料的方式进行 共聚反应，由于（甲基）丙烯酸等单体活性较强，容易自聚，影响单体间的共聚效果，分子量 难于控制，从而导致产品的性能下降。
[0008] 综上所述，现有的聚羧酸减水剂，或因引入腐蚀性物质会对所施用的建筑结构造 成破坏，或因聚合单体的种类、用量等选择不当，致使聚羧酸减水剂在使用过程中无法达到 良好的效果。
【发明内容】
[0009] 为解决上述问题，本发明提供了一种性能稳定、对水泥适应性强、超早强型且对环 境无污染的早强型聚羧酸减水剂。
[0010] 本发明还提供了一种所述减水剂的制备方法，该方法工艺简单、可操作性强、能耗 低、价格低廉。
[0011] 一种早强型聚羧酸减水剂，包括由A、B、C、D四种单体聚合形成的共聚物，所述四 种单体的结构式如下：
[0012] 1)单体 A:
【主权项】
1. 一种早强型聚羧酸减水剂，包括由A、B、C、D四种单体聚合形成的共聚物，所述四种 单体的结构式如下： 1) 单体A :
其中，R1为-H或-CH3, R2为含2~4个碳原子的亚烷基，R3为-H或-CH3, η为30~ 100 ； 2) 单体B :
其中，R4为-H或-CH3, m为15~70 ; 3) 单体C :
式中 R5 为-H，-CH3,或-CH2COOH ; 4) 单体D :
所述四种单体的重量百分比分别为：A :70%~80%，B :10%~22%，C :3%~9%，D :3%~ 5% ;所述重量百分比以所述四种单体的重量之和为基准。
2. 根据权利要求1的早强型聚羧酸减水剂，其中，所述共聚物的重均分子量为10000~ 40000。
3. 根据权利要求1的早强型聚羧酸减水剂，其中，所述单体A的重均分子量为800~ 5000。
4. 根据权利要求1的早强型聚羧酸减水剂，其中，所述单体B的重均分子量为500~ 4000。
5. -种权利要求1的早强型聚羧酸减水剂的制备方法，包括将所述四种单体、引发剂 及链转移剂加入溶剂中，通过溶液聚合制得所述共聚物。
6. 根据权利要求5的方法，其中，所述溶液聚合的反应温度为60°C~80°C。
7. 根据权利要求5的方法，其中，所述溶液聚合的反应时间为4~6小时。
8. 根据权利要求5的方法，其中，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁脒 盐酸盐中的一种或几种，所述引发剂的用量为所述四种单体总质量的0. 1%~2%。
9. 根据权利要求5的方法，其中，所述链转移剂选自巯基乙酸、2-巯基丙酸、3-巯基丙 酸中的一种或几种，所述链转移剂的用量为所述四种单体总质量的〇. 1%~〇. 6%。
10. 根据权利要求5至9任一项的方法，包括将所述四种单体加入所述溶剂的步骤；向 所述溶剂中滴加所述引发剂的步骤；向所述溶剂中滴加所述链转移剂的步骤；其中，所述 引发剂的滴加时间为3~5小时，前1~2小时滴加所述引发剂用量的2/3,剩余时间滴加 所述引发剂用量的1/3。
【专利摘要】本发明提供了一种早强型聚羧酸减水剂，包括由四种单体聚合形成的共聚物。本发明还提供了一种所述早强型聚羧酸减水剂的制备方法。本发明所提供的早强型聚羧酸减水剂与水泥等砂石料作用时能更好的发挥其空间位阻效应，混凝土和易性好，无泌水、离析现象出现。
【IPC分类】C08F283-06, C04B24-16, C08F220-06, C08F2-38, C08F220-58, C04B103-30
【公开号】CN104628967
【申请号】CN201310562289
【发明人】朱建民, 刘兆滨, 董振鹏, 周立明, 刘晓杰
【申请人】辽宁奥克化学股份有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月11日