一种保水剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混凝土 /砂浆用保水剂的技术领域，特别涉及到一种采用自由基 聚合的混凝土/砂浆保水剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 近几年来，大部分地区已逐步取消了萘系和脂肪族等其他高效减水剂的使用。聚 羧酸高性能减水剂虽然在原料厂家和生产厂家的共同努力下，产品性能有了大幅度提高， 但其在实际应用中，仍旧存在许多技术难点需要解决，特别是对混凝土所用矿物掺合料和 粗细骨料质量波动的敏感性问题。相比萘系和脂肪族高效减水剂，聚羧酸高性能减水剂对 集料的含泥量更为敏感，当砂石料的含泥量达到某一值时，混凝土拌合物甚至会失去流动 性。对于集料差的混凝土，萘系和脂肪族高效减水剂可以通过提高掺量来解决问题，而聚羧 酸高性能减水剂则不行。由于聚羧酸高性能减水剂的高减水性和对材料的敏感性原因，要 么造成混凝土拌合物分离、离析、泌水、泌浆，使混凝土拌合物失去工作性；要么混凝土拌合 物的坍落度损失严重，无法保证混凝土远距离和管道输送。
[0003] 目前，砂石资源紧张，河砂供应受到限制，许多劣质砂石质量差、含泥量高，没有使 用清水冲洗便投入使用，致使施工过程中出现很多质量问题。大多数的保水剂如可溶高分 子聚合物，纤维素系列一方面可以有效的减少泌水，但另一方面又使得混凝土 /砂浆的坍 落度扩展度降低，需水量增大，需要加入更多的减水剂来维持所需坍落度，且溶解速度慢与 聚羧酸减水剂配伍性不好，使施工难度增加，其应用受到了明显的限制。现有纤维素醚等保 水剂且在减少泌水的同时，导致坍落度减小，使施工难度增大，价格昂贵，市场接受率低。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是：为了改进现有技术的不足而本提供一种保水剂的制备方法，其 引入不饱和大单体能够明显改善混凝土 /砂浆的泌水/离析等拌合状态，且对混凝土 /砂 浆流动性，强度等无不良影响，同时与聚羧酸减水剂可以进行任何比例复配具有良好的相 溶性。
[0005] 本发明的技术方案为：一种保水剂的制备方法，其具体步骤如下：
[0006] 1)将不饱和酰胺类小单体、不饱和磺酸类小单体、不饱和聚醚大单体或不饱和酯 类大单体在引发剂和还原剂组成的氧化-还原体系共同作用，保持在45~80°C的温度下进 行3~5小时水相自由基聚合反应即得到共聚产物；其中不饱和酰胺类小单体、不饱和磺酸 类小单体、不饱和聚醚大单体或不饱和酯类大单体、引发剂和还原剂的质量比为1 :(〇. 1~ 0? 3) : (1. 2 ~10) : (0? 03 ~0? 2) : (0? 01 ~0? 1);
[0007] 2)反应完成后，用碱液将上述共聚产物的pH值调整为6~7,加水得到质量浓度 为1~60 %的混凝土-砂浆保水剂。
[0008] 优选步骤1)中所述的不饱和酰胺类小单体用通式ACONiy^表示，其中R为2~ 6个碳原子的烯基，R2,馬为1~4个碳原子的烷基或者H;步骤1)中所述的不饱和磺酸类 小单体用通式：R4S03M表示，其中&为3~8个碳原子的不饱和烯烃基物，M为H、金属离子、 按基或有机胺基。
[0009] 更优选步骤1)中所述的不饱和酰胺类小单体为丙烯酰胺、N-乙烯基己内酰胺、 N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙 烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-甲基-N-乙烯基乙酰胺、N-烷基丙烯酸酯或N-烷基甲基 丙烯酸酯的一种或两种以上组合；步骤1)中所述的不饱和磺酸类小单体为烯丙基磺酸钠、 2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)、苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠、 甲基烯丙氧基磺酸钠、烯丙基磺酸胺、苯乙烯磺酸胺、乙烯基磺酸胺、甲基烯丙基磺酸胺、甲 基烯丙氧基磺酸胺、烯丙基磺酸钾、苯乙烯磺酸钾、乙烯基磺酸钾、甲基烯丙基磺酸钾或甲 基烯丙氧基磺酸钾的一种或几种组合。
[0010] 优选步骤1)中所述的不饱和聚醚大单体用通式：R50(E0)n(P0) m0R6表示，其中1为 3~8个碳原子的不饱和烯烃基，&为H或者1~6个碳原子的烷基，n为15~100, m为 0~100 ;步骤1)中所述的不饱和酯类大单体用通式：R7COO(EO)n(PO)mOR 8表示，其中1?7为 2~8个碳原子的不饱和烯烃基，馬为H或者1~6个碳原子的烷基，n为15~100, m为 0 ~100〇
[0011] 更优选步骤1)中所述的不饱和聚醚大单体为烯丙基聚乙二醇、甲基烯丙基聚乙 二醇、3-甲基-3- 丁烯-1-聚乙二醇或2-甲基烯丙基聚乙二醇的一种或两种以上组合，其 分子量为300~8000 ;步骤1)中所述的不饱和酯类大单体为甲氧基聚乙二醇单甲醚（甲 基）丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯或聚乙二醇甲基丙烯酸酯的 一种或两种以上组合，其分子量为300~8000。
[0012] 优选所述步骤1)中的引发剂为过硫酸物或过氧化物。更优选步骤1)中所述的引 发剂为双氧水、过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾的一种或两种以上组合。
[0013] 优选步骤1)中所述的还原剂为亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、吊白块、抗坏血酸、异抗坏 血酸或次磷酸钠的一种或两种以上组合。优选步骤2)中所述的碱液为氢氧化钾、氢氧化钠 或氢氧化钙的一种或两种以上组合。
[0014] 为了解决聚羧酸高性能减水剂对砂石料的适应性，特别是砂石料含泥量大的问 题，经过大量的试验研宄，结合混凝土 /砂浆实际情况，依据减水剂空间位阻原理引入不饱 大单体合成的混凝土 /砂浆保水剂产品具有梳形结构，能够明显增加混凝土 /砂浆保坍性 和保水性，且生产工艺简单、对环境友好、性能优异，能够超越纤维素醚类增稠效果，还能够 与聚羧酸减水剂进行任何比例复配，在不影响混凝土 /砂浆坍落度的情况下，明显改善混 凝土 /砂浆的泌水、离析现象，大大降低施工难度，且有利于配制大坍落度混凝土 /砂浆。 能够有效地解决聚羧酸高性能减水剂对砂石材料的适应性，特别是针对砂石含泥量大的问 题。
[0015] 本发明方法是采用自由基聚合合成混凝土 /砂浆/砂浆保水剂，工艺简单，且赋予 了保水剂新的功能，提高了混凝土 /砂浆的保水性能，又能够明显改善混凝土 /砂浆的泌水 /离析等拌合状态，且对混凝土 /砂浆流动性，强度等无不良影响，同时与聚羧酸减水剂可 以进行任何比例复配具有良好的相容性。
[0016] 有益效果：
[0017] 1.本发明方法所利用的原料来源丰富。
[0018] 2.本发明方法制备的混凝土 /砂浆保水剂产品，能够与聚羧酸减水剂进行任意比 例复配具有良好的相容性。
[0019] 3.本发明方法制备的混凝土 /砂浆保水剂产品，能够明显改善混凝土 /砂浆/砂 浆的泌水、离析等现象，又对混凝土 /砂浆流动性，强度等无不良影响。
[0020] 4.本发明方法制备的混凝土 /砂浆保水剂产品配成水溶液后性能稳定，贮存时不 分层、不沉淀，便于运输。
[0021] 5.本发明方法制备的混凝土 /砂浆保水剂产品，大大降低施工难度，且有利于配 制大坍落度混凝土 /砂浆。
[0022] 6.本发明方法在制备的混凝土 /砂浆保水剂产品整个制备过程中安全可靠、操作 步骤简单方便，不使用有机溶剂，无毒无污染，对环境安全等优点。
[0023] 7.本发明方法制备的混凝土 /砂浆保水剂产品，通过引入不饱和大单体使本产品 具有梳形结构，可以增加混凝土 /砂浆之间的空间位阻，延长混凝土 /砂浆的凝结时间，从 而混凝土/砂浆具有更好的流动性。
【具体实施方式】
[0024] 下面通过实施例对本发明技术方案作进一步详细说明。
[0025] 实施例1
[0026] 将丙稀酰胺10g、稀丙基磺酸钠3g和稀丙基聚乙二醇（Mn= 300) 100g加入反应器 中搅拌均匀，然后分别滴加含2g双氧水和0. lg抗坏血酸钠的水溶液，保持温度45°C，反应 3小时后，得到共聚产物；用氢氧化钠溶液调节pH至6,加水得到lwt %浓度的混凝土 /砂 浆保水剂。
[0027] 实施例2
[0028] 将N，N_二甲基丙烯酰胺10g、苯乙烯磺酸钠lg和甲基烯丙基聚乙二醇（Mn= 800) 50g加入反应器中，搅拌均匀，然后分别滴加过含硫酸铵0. 3g和0. lg亚硫酸钠的水溶 液，保持温度55°C，反应4小时后，得到共聚产物；用氢氧化钾溶液调节pH至6,加水得到 10wt%浓度的混凝土 /砂衆保水剂。
[0029] 实施例3 :
[0030] 将N，N-二乙基丙烯酰胺10g、乙烯基磺酸钠2g和3-甲基-3-丁烯-1-聚乙二醇 (M n= 1200)80g加入反应器中，搅拌均匀，然后分别滴加含过硫酸钾lg和0. 6g亚硫酸氢钠 的水溶液，保持温度50°C，反应4.