醚类早强型聚羧酸减水剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种醚类早强型聚羧酸减水剂及其制备方法，属于建筑混凝土外加剂
技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着聚羧酸高性能减水剂合成技术的不断发展和进步，在商品混凝土，特别是预 制构件的实际生产过程中，对新型功能减水剂一早强型聚羧酸减水剂的需求比较迫切，它 能够改善混凝土的工作性能，显著提高混凝土的早期强度、生产效率，同时能够降低生产能 耗。早强功能的聚羧酸减水剂能有效地解决冬季施工过程中早期强度低、混凝土易受冻害 等问题，同时能够提高模板周转速度，减少甚至免去蒸汽养护费用，加快施工进度，提高经 济效益。近年来，大型的高质量要求工程越来越多，对混凝土性能也就有了更高的要求，而 对于有高减水、高早强性能的早强型聚按酸减水剂的应用也会越来越广泛。但长期以来，用 分子设计方式来合成早强型聚羧酸减水剂的研究比较少见，这极大的限制了聚羧酸减水剂 在普通预制构件混凝土和高强管粧混凝土中的应用。
[0003] CN103304181A公开了一种由如下组分按重量百分比组成的早强型聚羧酸高性能 减水剂：10-20%的聚羧酸系减水剂，10-17 %的氯化钙，10-20%的亚硝酸钠，1-3%的三乙 醇胺，余量为水。其主要是在普通聚羧酸减水剂的基础上通过简单地复配而制得，并没有从 根本的聚羧酸减水剂的分子结构上进行改进，其产品存在适应性较差和调整、增效空间不 大的问题。
[0004] CN103450408A公开了以不饱和酯、二乙醇单异丙醇胺、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸 和甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚为原料，在催化剂、引发剂、链转移剂等的作用下，在一 定条件经酞胺化和共聚过程而制备得到的醚类早强型聚羧酸减水剂，其制备工艺繁琐，反 应温度高，对生产设备要求较高，操作安全性较差。
[0005] 因此，通过研究聚羧酸减水剂分子结构与性能的关系，合成出具有更优异早强功 能的聚羧酸减水剂，将具有重要的意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种醚类早强型聚羧酸减水剂，解决了现有技术中存在的产 品适应性差和调整、增效空间不大的问题，具有凝结时间短、早期强度高的特点；本发明同 时提供其制备方法。
[0007] 本发明所述的醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法，是先将分子量为6000-8000 的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚与去离子水在常温下混合溶解，再向其中加入催化剂，然后依次 滴加由丙烯酸、磺酸盐类不饱和单体、去离子水混合成的溶液A和由引发剂、链转移剂、去离 子水混合成的溶液B进行水性聚合反应，滴加完毕后进行搅拌，最后加入碱液进行中和，得 到醚类早强型聚羧酸减水剂。
[0008] 其中，优选的技术方案如下：
[0009] 以甲基烯丙醇聚氧乙烯醚与去离子水的总质量为100%计，甲基烯丙醇聚氧乙烯 醚占 45-65 %。
[0010] 所述的催化剂为过硫酸铵、双氧水中的一种或两种，其用量为甲基烯丙醇聚氧乙 稀醚质量的0.5-lwt%。
[0011] 所述的溶液A中丙烯酸的用量为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚质量的4_7wt%。
[0012] 所述的溶液A中磺酸盐类不饱和单体为对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠中的一 种或两种，其用量为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚质量的3-5.5wt%。
[0013] 所述的溶液B中引发剂为维生素 C、亚硫酸氢钠中的一种或两种，其用量为甲基烯 丙醇聚氧乙烯醚质量的2-4wt%。
[0014] 所述的溶液B中链转移剂为巯基乙酸、3-巯基丙酸中的一种或两种，其用量为甲基 稀丙醇聚氧乙稀醚质量的3_6wt%〇。
[0015] 所述的聚合反应时的反应温度为5-30°C，聚合底液浓度45-65%，反应时间为1.5-3h〇
[0016] 所述的加入碱液中和至pH值为5-7。
[0017]所述的醚类早强型聚羧酸减水剂的固含量为20-60wt%。
[0018] 本发明的有益效果如下：
[0019] (1)本发明通过在减水剂分子结构中引入大量刚性苯环和磺酸根，大幅降低了聚 羧酸分子中具有缓凝效应的羧酸基团的含量，大大提升了聚羧酸减水剂分子的早强效果， 且具有一定的减水性能，应用前景广阔；
[0020] (2)采用分子量为6000-8000的长链甲基烯丙基聚氧乙烯醚，其合成减水剂的早强 效果更好；
[0021] (3)制备方法简单，反应温度低，对生产设备的要求低，操作安全性好。
【具体实施方式】
[0022] 以下结合实施例对本发明做进一步描述。
[0023] 实施例1
[0024]醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法如下：
[0025]常温条件下，于1L玻璃烧瓶中，加入440g去离子水，开启搅拌，加入360g分子量为 6000的甲基烯丙基聚氧乙烯醚，待充分溶解，加入1.8g浓度为27.5wt %的双氧水，然后依次 滴加由14.4g丙烯酸、19.8g对苯乙烯磺酸钠、40g去离子水混合成的溶液A和由0.72g维生素 C、1.08g巯基乙酸、80g去离子水混合成的溶液B，滴加时间为1.5h，搅拌lh后加入浓度为 30wt %的NaOH溶液中和至pH值为5-7，然后补水至固含量为40wt %，得到醚类早强型聚羧酸 减水剂。
[0026] 实施例2
[0027] 醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法如下：
[0028]常温条件下，于1L玻璃烧瓶中，加入193.8g去离子水，开启搅拌，加入360g分子量 为7000的甲基烯丙基聚氧乙烯醚，待充分溶解，加入3.6g过硫酸铵，然后依次滴加由25.2g 丙烯酸、10.8g甲基丙烯磺酸钠、40g去离子水混合成的溶液A和由1.44g亚硫酸氢钠、2.16g 巯基丙酸、80g去离子水混合成的溶液B，滴加时间为2h，搅拌lh后加入浓度为30wt %的NaOH 溶液中和至pH值为5-7,然后补水至固含量为40wt%，得到醚类早强型聚羧酸减水剂。
[0029] 实施例3
[0030]醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法如下：
[0031]常温条件下，于1L玻璃烧瓶中，加入300g去离子水，开启搅拌，加入360g分子量为 8000的甲基烯丙基聚氧乙烯醚，待充分溶解，加入lg浓度为27.5wt%的双氧水和1.5g过硫 酸铵，然后依次滴加由21.6g丙稀酸、9g对苯乙稀磺酸钠、40g去离子水混合成的溶液A和由 1.08g维生素 C、0.8g巯基乙酸、lg巯基丙酸、80g去离子水混合成的溶液B，滴加时间为2.5h， 搅拌0.5h后加入浓度为30wt%的NaOH溶液中和至pH值为5-7，然后补水至固含量为40wt %， 得到醚类早强型聚羧酸减水剂。
[0032] 实施例4
[0033] 醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法如下：
[0034]常温条件下，于1L玻璃烧瓶中，加入400g去离子水，开启搅拌，加入360g分子量为 6000的甲基烯丙基聚氧乙烯醚，待充分溶解，加入3g过硫酸铵，然后依次滴加由18g丙烯酸、 8g对苯乙烯磺酸钠、8.2g甲基丙烯磺酸钠、40g去离子水混合成的溶液A和由0.6g维生素 C、 1 g巯基乙酸、〇. 6g亚硫酸氢钠、0.5巯基丙酸、80g去离子水混合成的溶液B，滴加时间为3h， 搅拌0.5h后加入浓度为30wt%的NaOH溶液中和至pH值为5-7，然后补水至固含量为40wt %， 得到醚类早强型聚羧酸减水剂。
[0035] 采用标准水泥，将实施例1-4得到的产品与普通聚羧酸减水剂进行对比，根据 GB8076-2008《混凝土外加剂》，测定其坍落度和混凝土各龄期强度。其中，混凝土配合比为： 水泥360kg/m3、砂803kg/m 3、石头982kg/m3，i丹落度控制在180± 10mm，检测结果见表1。
[0036] 表1广品性能检测指标
[0037]
[0038] 由表1可以看出，使用本发明产品所配制的混凝土早期强度比普通聚羧酸减水剂 要高，本发明的早强型减水剂能够显著提高混凝土早期强度，特别适用于预制件及管粧混 凝土的生产。
【主权项】
1. 一种醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:先将分子量为6000-8000的 甲基烯丙醇聚氧乙烯醚与去离子水在常温下混合溶解，再向其中加入催化剂，然后依次滴 加由丙烯酸、磺酸盐类不饱和单体、去离子水混合成的溶液A和由引发剂、链转移剂、去离子 水混合成的溶液B进行水性聚合反应，滴加完毕后进行搅拌，最后加入碱液进行中和，得到 醚类早强型聚羧酸减水剂。2. 根据权利要求1所述的醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：以甲基烯 丙醇聚氧乙烯醚与去离子水的总质量为100%计，甲基烯丙醇聚氧乙烯醚占45-65%。3. 根据权利要求1所述的醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:催化剂为 过硫酸铵、双氧水中的一种或两种，其用量为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚质量的0.5-lwt%。4. 根据权利要求1所述的醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:溶液A中 丙烯酸的用量为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚质量的4_7wt%。5. 根据权利要求1所述的醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:溶液A中 磺酸盐类不饱和单体为对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠中的一种或两种，其用量为甲基 稀丙醇聚氧乙稀醚质量的3-5.5wt%。6. 根据权利要求1所述的醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:溶液B中 引发剂为维生素 C、亚硫酸氢钠中的一种或两种，其用量为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚质量的2-4wt% 〇7. 根据权利要求1所述的醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:溶液B中 链转移剂为巯基乙酸、3-巯基丙酸中的一种或两种，其用量为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚质量 的3_6wt%〇。8. 根据权利要求1所述的醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:聚合反应 时的反应温度为5-30°C，反应时间为1.5-3h;最后加入碱液中和至pH值为5-7。9. 一种醚类早强型聚羧酸减水剂，其特征在于:采用权利要求1-8任一所述的制备方法 制备得到。10. 根据权利要求9所述的醚类早强型聚羧酸减水剂，其特征在于:醚类早强型聚羧酸 减水剂的固含量为20_60wt%。
【专利摘要】本发明涉及一种醚类早强型聚羧酸减水剂及其制备方法，属于建筑混凝土外加剂技术领域。所述的醚类早强型聚羧酸减水剂的制备方法，是先将分子量为6000-8000的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚与去离子水在常温下混合溶解，再向其中加入催化剂，然后依次滴加由丙烯酸、磺酸盐类不饱和单体、去离子水混合成的溶液A和由引发剂、链转移剂、去离子水混合成的溶液B进行水性聚合反应，滴加完毕后进行搅拌，最后加入碱液进行中和，得到醚类早强型聚羧酸减水剂。本发明通过在减水剂分子结构中引入大量刚性苯环和磺酸根，大幅降低了聚羧酸分子中具有缓凝效应的羧酸基团的含量，大大提升了聚羧酸减水剂分子的早强效果，且具有一定的减水性能，其应用前景广阔。
【IPC分类】C04B24/16, C08F212/14, C04B103/30, C08F228/02, C08F283/06, C08F220/06
【公开号】CN105601843
【申请号】CN201610186337
【发明人】王双平, 王建军, 程晓亮, 张晓娜
【申请人】山东卓星化工有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月29日