一种混凝土和易性调节剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种混凝土和易性调节剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] AMPS (2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸）具有强阴离子性、水溶性的磺酸基，使其具有 导电性、染色亲和性；酰胺基团使其具有很好的水解稳定性、抗酸、碱及热稳定性；活泼的 碳碳双键又有利于使其与各种烯类单体生成共聚物。这种单体既可以直接以磺酸的形式参 与聚合，也可以转化为磺酸盐后参与聚合。随着AMPS工业化生产的实现，国外便广泛地展 开了对其聚合物的研究，并应用于油田化学、化学纤维工业、工业水处理、涂料工业、生物医 学材料、磁性记录材料等化工领域。AMPS是极具发展潜力的有机中间体，具有多种优异性 能。
[0003] AMPS已成为国内引人瞩目的热点有机化工原料，部分科研机构的合成技术也较成 熟，尤其是我国许多油田处于三次采油期，国内水处理领域用量巨大，都对AMPS质量和数 量提出了更高更多要求。因此，国内在加快建设AMPS装置的同时，应加大应用研究力度，以 促进AMPS工业健康快速发展。
[0004] 由于AMPS可以与AA/AM合成一种高吸水性树脂，并且其吸水能力相当明显，根据 这种吸水原理可以考虑将其应用于混凝土中，目前的一些混凝土外加剂在使用过程中存在 着泌水离析等问题导致和易性差，所以如果向其中加入一种高吸水性树脂可以改善这种和 易性较差的问题。高吸水性树脂中含有大量的-S0 3H、-C00H和-CONH2，高吸水性树脂与泥土 (砂子）混合使泥土（砂子）的容积物理结构三相分布，水分的移动发生改变，气相率增加， 具有团粒结构，即物理性能改变。且高吸水性树脂是一种具有三维网状结构的高分子材料， 吸收的水被三维网络所包覆，行成凝胶状的物质，在进行干燥时，高吸水树脂的粒子表面形 成一种薄膜，水分子不易挥发。从而使泥土（砂子）表层及其内部水分蒸发速度减慢，此外， 高吸水性树脂还能与水形成氢键，将水固定在高分子链上，因为蒸发消耗的能量大，故干燥 速度慢，这是高吸水性树脂具有较好的保水性能的主要原因。
[0005] 目前，还没有将此种高吸水性树脂用于混凝土方面的报道，因此开发一种基于 AMPS的高吸水性树脂用于混凝土和易性的调节至关重要。
【发明内容】
[0006] 本发明人经过反复实验，成功合成了一种基于AMPS (2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸） 的混凝土和易性调节剂，此混凝土和易性调节剂是一种高吸水性树脂，具有较强的吸水保 水能力，解决了混凝土和易性较差的问题。
[0007] -方面，本发明提供一种混凝土和易性调节剂，其是由下述单体组分经无规共聚 而制得：
[0008] (A) 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；
[0009] (B)不饱和羧酸或其盐；
[0010] (C)丙烯酰胺；及
[0011] (D)N, N-亚甲基双丙烯酰胺，
[0012] 其中，单体A与单体B的摩尔比为1:1~1:10,单体B与单体C的摩尔比为1:1~ 5:1，单体D占所有聚合单体的总质量的I X KT4~5X 10Λ且所述混凝土和易性调节剂的 重均分子量为IX IO4~IX 1〇5。
[0013] 在本发明的混凝土和易性调节剂的一个实施方式中，所述单体B选自丙烯酸或其 盐、或者甲基丙烯酸或其盐。
[0014] 另一方面，本发明提供一种制备上述混凝土和易性调节剂的方法，该方法包括如 下步骤：
[0015] (1)将单体A、单体B和单体C按预定的摩尔比溶解于水中，得到水溶液1 ;
[0016] (2)将链转移剂，单体D和引发剂溶解于水中，得到水溶液2 ;
[0017] (3)在反应容器中，加入一定量的水，并将其加热至40~60°C ;
[0018] (4)在保持反应容器温度的情况下，同时匀速地滴加得自前面步骤的水溶液1和 水溶液2,滴加时间为2~4小时；及
[0019] (5)滴加完成后，在保持温度的情况下，继续反应1~2小时，进而得到由单体A、 单体B、单体C和单体D无规共聚而成的混凝土和易性调节剂。
[0020] 在本发明的方法的一个实施方式中，所述链转移剂为巯基乙酸或巯基丙酸；所述 引发剂为选自过硫酸铵、偶氮二异丁腈或者抗坏血酸-双氧水中的一种。
[0021] 在本发明的方法的另一个实施方式中，当采用抗坏血酸-双氧水作为引发剂时， 抗坏血酸与所述链转移剂和单体D-起在所述步骤（2)中溶解于水中加入反应体系，双氧 水在所述步骤（3)中溶解于水中加入反应体系。
[0022] 在本发明的方法的另一个实施方式中，按单体A，单体B、单体C和单体D的总质量 计，所述链转移剂的用量占所述总质量的1Χ1〇_ 3~5ΧΚΓ3,所述引发剂的用量占所述总质 量的 IXKT3 ~5X10_3。
[0023] 本发明的混凝土和易性调节剂应用于混凝土中明显改善了混凝土的和易性能，使 得混凝土在前期不会出现泌水离析的情况，同时还能提高混凝土的保坍性，能够保持混凝 土的扩展度在很长的一段时间内无损失，同时还具有一定的抗泥效果，基于AMPS的混凝土 和易性调节剂由于具有优良的保水吸水效果，还可应用于许多其它领域的研究，具有很大 的研究价值。
【附图说明】
[0024] 图1为添加本发明的混凝土和易性调节剂的混凝土的效果图；
[0025] 图2为未添加本发明的混凝土和易性调节剂的混凝土的效果图。
【具体实施方式】
[0026] 下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限 于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。
[0027] 本发明提供一种混凝土和易性调节剂及其制备方法，该混凝土和易性调节剂是由 下述单体组分经无规共聚而制得：(A) 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；(B)不饱和羧酸或其 盐；(C)丙烯酰胺；及⑶N，N-亚甲基双丙烯酰胺，其中，单体A与单体B的摩尔比为1:1~ 1:10,单体B与单体C的摩尔比为1:1~5:1，单体D占所有聚合单体的总质量的IX KT4~ 5X 10Λ且所述混凝土和易性调节剂的重均分子量为IX IO4~IX 1〇5。
[0028] 单体A在聚合时提供的结构单元如式I所示：
[0029]
【主权项】
1. 一种混凝土和易性调节剂，其是由下述单体组分经无规共聚而制得： (A) 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸； (B) 不饱和羧酸或其盐； (C) 丙烯酰胺；及 (D) N，N-亚甲基双丙烯酰胺， 其中，单体A与单体B的摩尔比为1:1~1:10,单体B与单体C的摩尔比为1:1~5:1， 单体D占所有聚合单体的总质量的I X KT4~5X KT4,且所述混凝土和易性调节剂的重均 分子量为IXlO4~IX 105。
2. 根据权利要求1的混凝土和易性调节剂，其中所述单体B选自丙烯酸或其盐、或者甲 基丙烯酸或其盐。
3. 制备根据权利要求1或2的混凝土和易性调节剂的方法，该方法包括如下步骤： (1) 将单体A、单体B和单体C按预定的摩尔比溶解于水中，得到水溶液1 ; (2) 将链转移剂，单体D和引发剂溶解于水中，得到水溶液2 ; (3) 在反应容器中，加入一定量的水，并将其加热至40~60°C ; (4) 在保持反应容器温度的情况下，同时匀速地滴加得自前面步骤的水溶液1和水溶 液2,滴加时间为2~4小时；及 (5) 滴加完成后，在保持温度的情况下，继续反应1~2小时，进而得到由单体A、单体 B、单体C和单体D无规共聚而成的混凝土和易性调节剂。
4. 根据权利要求3的方法，其中所述链转移剂为巯基乙酸或巯基丙酸；所述引发剂为 选自过硫酸铵、偶氮二异丁腈或者抗坏血酸-双氧水中的一种。
5. 根据权利要求4的方法，其中当采用抗坏血酸-双氧水作为引发剂时，抗坏血酸与所 述链转移剂和单体D-起在所述步骤（2)中溶解于水中加入反应体系，双氧水在所述步骤 (3)中溶解于水中加入反应体系。
6. 根据权利要求3至5中任一项的方法，其中按单体A，单体B、单体C和单体D的总质 量计，所述链转移剂的用量占所述总质量的IX KT3~5XKT3,所述引发剂的用量占所述总 质量的IXKT3~5X10_ 3。
【专利摘要】本发明公开一种混凝土和易性调节剂及其制备方法，该混凝土和易性调节剂是由下述单体组分经无规共聚而制得：(A)2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；(B)不饱和羧酸或其盐；(C)丙烯酰胺；及(D)N,N-亚甲基双丙烯酰胺，其中，单体A与单体B的摩尔比为1:1～1:10，单体B与单体C的摩尔比为1:1～5:1，单体D占所有聚合单体的总质量的1×10-4～5×10-4，且所述混凝土和易性调节剂的重均分子量为1×104～1×105。本发明的混凝土和易性调节剂可瞬间吸附大量水分并缓慢释放，显著提高混凝土的和易性，使得混凝土在前期不会出现泌水离析的情况，同时还能提高混凝土的保坍性，能够保持混凝土的扩展度在很长的一段时间内无损失。
【IPC分类】C08F220-58, C08F2-10, C08F222-38, C04B24-16, C08F2-38, C08F220-56, C08F220-06
【公开号】CN104744623
【申请号】CN201310726984
【发明人】朱建民, 刘兆滨, 董振鹏, 周立明, 杨雪
【申请人】辽宁奥克化学股份有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月25日