一种抗裂高保坍混凝土聚羧酸减水剂的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种抗裂高保坍混凝土聚羧酸减水剂。
【背景技术】
[0002]减水剂是一种重要的混凝土外加剂，是新型建材支柱产业的重要产品之一。高效减水剂不但大大提高了高强混凝土的力学性能，而且提供了简便易行的施工工艺。到目前为止，减水剂的发展历程可分为以下三个阶段:以木钙等为代表的第一代(普通)减水剂阶段，以萘系等为主要代表的第二代(高效)减水剂阶段和到目前以聚羧酸系为代表的第三代(高性能)减水剂阶段。
[0003]聚羧酸系高性能减水剂是20世纪80年代中期由日本首先开发应用的新型混凝土外加剂，属于混凝土减水剂的第三代产品，90年代中期已正式工业化生产，并已成为建筑施工中被广泛应用的一种新型商品化混凝土外加剂。聚羧酸系高性能减水剂主要是通过不饱和单体在引发剂作用下共聚，将带活性基团的侧链接枝到聚合物的主链上，使其同时具有高效减水、控制坍落度损失和抗收缩、不影响水泥凝结硬化等作用。聚羧酸系高性能减水剂完全不同于萘磺酸盐甲醛缩合物NSF和三聚氰铵磺酸盐甲醛缩合物MSF减水剂，在众多系列的减水剂中，聚羧酸系减水剂具有很多优点，该类外加剂的应用推广很快，将成为21世纪混凝土工程使用的重要外加剂之一。
[0004]该类减水剂大体分为烯烃/顺丁烯二酸酐聚合物和丙烯酸/甲基丙烯酸酯聚合物等。1995年后聚羧酸系减水剂在日本的使用量已大大超过了萘系减水剂，且其品种、型号及品牌已名目繁多。到2001年为止，聚羧酸系减水剂用量在减水剂中已超过了80%。尤其是近年来大量高强度、高流动性混凝土的应用带动了聚羧酸系高性能减水剂的广泛应用与技术发展，每年利用此类减水剂生产各类混凝土约在1000万m3，并有逐年递增的发展趋势。美国高效减水剂的发展比日本晚，目前美国正从萘系、蜜氨系减水剂向聚羧酸系高效减水剂发展。据有关文献记载，聚羧酸系高性能减水剂现已由第一代聚羧酸系减水剂(甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物)，第二代聚羧酸系减水剂(丙烯基醚共聚物)发展到第三代聚羧酸系减水剂(酰胺僦亚胺型)，并正在研发第四代聚酰胺一聚乙烯乙二醇支链的新璎高效减水剂。开发减水率更高、性能更优异、适应性更强的聚羧酸系高性能减水剂是今后发展的主要方向。
[0005]国内近10多年来对减水剂的研发产品主要是新型高效减水剂，而这类产品主要包括萘磺酸盐甲醛缩合物，磺化三聚氰胺甲醛缩合物和木质素磺酸钙(木钠)氨基磺酸盐缩合物等。我国对高性能减水剂的研究，无论是从原材料的选择、生产合成工艺或是提高性能方面还处于起步阶段。但我国混凝土技术的发展和外加剂合成工艺与应用技术的进步，为制备高性能减水剂提供了条件，许多研发单位及企业取得了一些较好的科研成果。我国聚羧酸系高性能减水剂的研究始于20世纪90年代中期，其工业化生产与应用于21世纪初期开始。上海市建筑科学研究院首先研制成聚羧酸系高性能减水剂，成功用于上海磁悬浮铁路高精度轨道梁的制作和东海大桥海工混凝土及洋山深水港集装箱道堆混凝土。国外不少大的化学建材公司，如德固赛集团、格雷斯建材公司、马贝集团、西卡公司、富斯乐公司和花王公司等，纷纷将自己生产的聚羧酸系减水剂产品通过进口方式引进中国市场，对推动聚羧酸系减水剂在工程中的应用起到了非常重要的作用。目前我国聚羧酸系减水剂的产量占减水剂总产量的比例已开始上升，据统计，2003年，我国聚羧酸减水剂的使用量不足I万t，2005年约5万t，2006年上升为15万t，2006年使用量的突增得益于铁路客运专线的开工建设。随着铁路建设进入高峰期，预计2010年左右将突破30万t。值得一提的是，近年来，国内已经出现一批有能力自己合成聚羧酸减水剂的厂家。建设部行业标准JG/T 223.2007聚羧酸系高性能减水剂已于2007年12月I日正式实施，为推动聚羧酸系减水剂的进一步推广应用提供了技术保障。
[0006]聚羧酸系减水剂的研究发展很快，但对聚羧酸系减水剂的合成、作用机理探讨等方面还只是建立在合理推测的阶段，存在很多无法预测的因素，不少理论尚待深入研究论证。但由于聚羧酸系混凝土减水剂独特的优点，将减水与保坍两个功能团合二为一，克服了外加剂行业长期以来依靠缓凝剂和保坍剂复配混凝土栗送剂的缺点。随着高分子合成、分子结构表征及现代检测技术的提高，通过嫁接方式，将带活性基团的侧链直接嫁接到聚合物的主链上，使其同时具有高效减水、控制坍落度损失和抗收缩、不影响水泥的凝结硬化等多种功能。尽管系统研究新型高效减水剂仍存在很多困难，但世界各国都在积极研究和应用聚羧酸系减水剂。近年来，随着国内建筑业蓬勃发展，对混凝土高效减水剂的需求量逐年增加，但是高效减水剂以及各种复合外加剂仍出现供大于求的问题，价格偏低，我国外加剂行业始终维持在低档次产品的状况，总体水平没有大的发展。有限的工业萘原料已经远远低于生产混凝土高效减水剂的市场需求，主要原材料工业萘缺乏，价格上涨，导致生产萘系减水剂的成本加大，其价格在波动中逐年升高，不再低廉。由于萘系减水剂减水率不太高，新拌混凝土塌落度损失过快，难以满足实际工程的施工要求，复合产品与水泥的适应性也不稳定，甚至影响到混凝土的凝结硬化和耐久性能，随着建筑市场减水剂的用量增大，问题愈显突出，因此，迫切需要新型的非萘系减水剂。实际上，我国建筑行业迫切需要适应国内建筑市场及高性能混凝土技术的国产聚羧酸系减水剂产品。高性能混凝土技术决定于混凝土减水剂的研究与应用水平，混凝土每一项特殊技术要求都离不开化学外加剂的技术更新。因此，从实际出发，选择聚羧酸系减水剂的研究课题是非常必要的，合成新型聚羧酸系减水剂、探讨减水剂结构与性能的关系、作用机理和应用性能等，对提高我国外加剂的研究水平、推动我国混凝土化学外加剂事业的跨越式发展都具有积极意义。
【发明内容】
[0007]本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种抗裂高保坍混凝土聚羧酸减水剂。
[0008]为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为:
所述抗裂高保坍混凝土聚羧酸减水剂包括如下重量份的组分:
异戊烯醇聚乙二醇单甲醚大单体25—35份，异戊烯醇聚乙二醇单甲醚大单体40—50份，2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸3.5—4.5份，稀丙基聚氧乙烯醚4一5份，马来酸酐3—5份，富马酸二甲酯2.5—3.5份，丙烯酸羟烷基酯3—5份，次磷酸钠4—8份，酒石酸0.5—1.5份，水80—83份，氣氧化纳15—21份。
[0009]优选地，所述减水剂包括如下重量份的组分:
异戊烯醇聚乙二醇单甲醚大单体25份，异戊烯醇聚乙二醇单甲醚大单体40份，2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸3.5份，烯丙基聚氧乙烯醚4份，马来酸酐3份，富马酸二甲酯2.5份，丙烯酸羟烷基酯3份，次磷酸钠4份，酒石酸0.5份，水81.5份，氢氧化钠15份。
[0010]优选地，所述异戊烯醇聚乙二醇单甲醚大单体聚合度为27，所述异戊烯醇聚乙二醇单甲醚大单体聚合度为113，所述氢氧化钠为质量百分比浓度为30—32%的氢氧化钠。
[0011 ]下面对本发明作进一步说明:
本发明中:
烯丙基聚氧乙烯醚:作为聚羧酸系水泥减水剂中主要原材料使用。
[0012]马来酸酐:又称顺丁烯二酸酐(MAH)，简称顺酐，是顺丁烯二酸的酸酐，室温下为有酸味的无色或白色固体，分子式为C4H203。