本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种聚羧酸盐系高性能减水剂及其制备方法。
背景技术：
近几年以来，我国的经济水平得到了飞速的发展，而在基础建设过程中，运用适合的混凝土外加剂可以有效的降低作业时间并且提高工程质量。减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。目前传统的减水剂还存在泌水性严重等问题，进而影响混凝土的性能；基于此，提供一种新型的综合性能好的减水剂能够为建筑材料行业增加市场竞争力提供有利条件。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种聚羧酸盐系高性能减水剂及其制备方法，该聚羧酸盐系高性能减水剂具有高减水率、高耐久性、坍落度经时损失小等优点，和大多数水泥的适应性较好。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明提供了一种聚羧酸盐系高性能减水剂，原料组分按重量份计，包括：甲基烯丙基聚氧乙烯醚30-40重量份、丙烯酸50-60重量份、甲基丙烯磺酸钠5-10重量份、过硫酸铵10-12重量份、聚氧乙烯基烯丙酯5-15重量份、异戊烯醇聚氧乙烯醚7-10重量份、巯基丙酸8-12重量份、葡萄糖酸钠6-10重量份、硫酸亚铁4-8重量份、电气石2-5重量份、反丁烯二酸5-10重量份、过二硫酸钾8-10重量份、抗坏血酸3-6重量份和表面活性剂10-18重量份。
优选地，聚羧酸盐系高性能减水剂的原料组分按重量份计，包括：甲基烯基聚氧乙烯醚35重量份、丙烯酸54重量份、甲基丙烯磺酸钠7重量份、过硫酸铵11重量份、聚氧乙烯基烯丙酯10重量份、异戊烯醇聚氧乙烯醚8重量份、巯基丙酸10重量份、葡萄糖酸钠8重量份、硫酸亚铁6重量份、电气石4重量份、反丁烯二酸8重量份、过二硫酸钾9重量份、抗坏血酸5重量份和表面活性剂14重量份。
优选地，表面活性剂选自甲基硅醇钠、乙基硅醇钠和聚乙基羟基硅氧烷中的一种或多种的混合物。
本发明还提供了聚羧酸盐系高性能减水剂的制备方法，包括步骤：s1：按比例称取过二硫酸钾、硫酸亚铁和过硫酸铵，然后加入水，调节ph值至6.1～6.3，静置预设时间，得到第一混合物；s2：按比例称取甲基烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、聚氧乙烯基烯丙酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚和巯基丙酸，然后加入水中，混合均匀，得到第二混合物；s3：将第一混合物、第二混合物、电气石、反丁烯二酸混合均匀，加热搅拌，然后调节ph值至6.7～6.9，静置预设时间，得到第三混合物；s4：在第三混合物中加入除表面活性剂外的其他剩余原料组分，混合均匀后降温，再过滤，收集滤液；在滤液中加入表面活性剂，得到聚羧酸盐系高性能减水剂。
优选地，s1中，水的加入量为过二硫酸钾质量的8～10倍，静置的温度为45～55℃，静置的时间为2～3h。
优选地，s2中，水的加入量为丙烯酸质量的15～20倍。
优选地，s3中，加热的温度为85～90℃，加热的时间为3～5h。
优选地，s3中，静置的温度为55～60℃，静置的时间为20～30min。
优选地，s4中，降温是以1-2℃/min的降温速率降温至20-25℃。
需要说明的是，本发明提供的聚羧酸盐系高性能减水剂的掺量为胶凝材料总量的0.6％-1.5％。
本发明提供的技术方案，具有如下的有益效果：
(1)本发明提供的聚羧酸盐系高性能减水剂(tj-2聚羧酸盐系高性能减水剂)，是当前国内外最新一代高科技环保型高性能减水剂，针对国内多种水泥历经数年反复试验论证，以其卓越的性能在国内同类产品中具有一定领先水平；
(2)本发明提供的聚羧酸盐系高性能减水剂，掺量为胶凝材料总量的0.6％-1.5％；该减水剂为均匀透明水溶液，任何季节无沉淀，因此，计量泵加料方便，不损坏输送泵，可控性好；高减水率，高耐久性，坍落度经时损失小，和大多数水泥的适应性较好；掺用该减水剂的砼，由于具有很高的减水率，低水胶比；因此，使砼各龄期强度明显高于掺用同量其它外加剂的砼，同时，具有优化的高早期强度，良好的减缩功能，可大量使用于预制厂进行大体积高强度砼预制；该减水剂生产过程中不产生对自然环境的污染，无“三废”产生，无味、无臭、无毒、无腐蚀、不燃，符合iso14000环境保护管理国际标准；
(3)本发明提供的聚羧酸盐系高性能减水剂，可广泛应用于普通铁路、高速铁路、客运专线、高速公路、机场跑道、混凝土预制梁场、隧道、大坝、港口码头、电厂、电站、水利设施工程、混凝土搅合站、工业及民用建筑、蒸养及自然养护预制构件等c60以上各种高标号的混凝土工程。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。
制备本发明聚羧酸盐系高性能减水剂的各原料组分是按照重量份作为配比，在生产时可按照相应的比例增大或减少，如大规模生产可以千克或以吨为单位，小规模生产也可以克为单位，重量可以增大或减小，但各组成之间的质量配比比例不变。
本发明提供一种聚羧酸盐系高性能减水剂，原料组分按重量份计，包括：甲基烯丙基聚氧乙烯醚30-40重量份、丙烯酸50-60重量份、甲基丙烯磺酸钠5-10重量份、过硫酸铵10-12重量份、聚氧乙烯基烯丙酯5-15重量份、异戊烯醇聚氧乙烯醚7-10重量份、巯基丙酸8-12重量份、葡萄糖酸钠6-10重量份、硫酸亚铁4-8重量份、电气石2-5重量份、反丁烯二酸5-10重量份、过二硫酸钾8-10重量份、抗坏血酸3-6重量份和表面活性剂10-18重量份；
其中，表面活性剂选自甲基硅醇钠、乙基硅醇钠和聚乙基羟基硅氧烷中的一种或多种的混合物。
另外，本发明还提供了上述聚羧酸盐系高性能减水剂的制备方法，包括如下步骤：
s1：按比例称取过二硫酸钾、硫酸亚铁和过硫酸铵，然后加入水，调节ph值至6.1～6.3，45～55℃静置2～3h，得到第一混合物；其中，水的加入量为过二硫酸钾质量的8～10倍；
s2：按比例称取甲基烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、聚氧乙烯基烯丙酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚和巯基丙酸，然后加入水中，混合均匀，得到第二混合物；其中，水的加入量为丙烯酸质量的15～20倍；
s3：将第一混合物、第二混合物、电气石、反丁烯二酸混合均匀，85～90℃加热搅拌3～5h，然后调节ph值至6.7～6.9，55～60℃静置20～30min，得到第三混合物；
s4：在第三混合物中加入除表面活性剂外的其他剩余原料组分，混合均匀后以1-2℃/min的降温速率降温至20-25℃，再过滤，收集滤液；在滤液中加入表面活性剂，得到聚羧酸盐系高性能减水剂。
下面结合具体实施例对本发明提供的聚羧酸盐系高性能减水剂及其制备方法作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种聚羧酸盐系高性能减水剂，原料组分按重量份计，包括：甲基烯基聚氧乙烯醚35重量份、丙烯酸54重量份、甲基丙烯磺酸钠7重量份、过硫酸铵11重量份、聚氧乙烯基烯丙酯10重量份、异戊烯醇聚氧乙烯醚8重量份、巯基丙酸10重量份、葡萄糖酸钠8重量份、硫酸亚铁6重量份、电气石4重量份、反丁烯二酸8重量份、过二硫酸钾9重量份、抗坏血酸5重量份和表面活性剂14重量份；
其中，表面活性剂为质量比为1:1的甲基硅醇钠和乙基硅醇钠的混合物。
按上述的原料，采用本发明提供的制备方法，制备聚羧酸盐系高性能减水剂：
s1：按比例称取过二硫酸钾、硫酸亚铁和过硫酸铵，然后加入水，调节ph值至6.2，50℃静置2.4h，得到第一混合物；其中，水的加入量为过二硫酸钾质量的9倍；
s2：按比例称取甲基烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、聚氧乙烯基烯丙酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚和巯基丙酸，然后加入水中，混合均匀，得到第二混合物；其中，水的加入量为丙烯酸质量的16倍；
s3：将第一混合物、第二混合物、电气石、反丁烯二酸混合均匀，88℃加热搅拌4h，然后调节ph值至6.8，57℃静置25min，得到第三混合物；
s4：在第三混合物中加入除表面活性剂外的其他剩余原料组分，混合均匀后以1.5℃/min的降温速率降温至25℃，再过滤，收集滤液；在滤液中加入表面活性剂，得到聚羧酸盐系高性能减水剂。
实施例2
本实施例提供一种聚羧酸盐系高性能减水剂，原料组分按重量份计，包括：甲基烯丙基聚氧乙烯醚30重量份、丙烯酸60重量份、甲基丙烯磺酸钠5重量份、过硫酸铵12重量份、聚氧乙烯基烯丙酯5重量份、异戊烯醇聚氧乙烯醚10重量份、巯基丙酸8重量份、葡萄糖酸钠10重量份、硫酸亚铁4重量份、电气石5重量份、反丁烯二酸5重量份、过二硫酸钾10重量份、抗坏血酸3重量份和表面活性剂18重量份；
其中，表面活性剂为质量比为1:1的甲基硅醇钠和乙基硅醇钠的混合物。
按上述的原料，采用本发明提供的制备方法，制备聚羧酸盐系高性能减水剂：
s1：按比例称取过二硫酸钾、硫酸亚铁和过硫酸铵，然后加入水，调节ph值至6.1，45℃静置2h，得到第一混合物；其中，水的加入量为过二硫酸钾质量的8倍；
s2：按比例称取甲基烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、聚氧乙烯基烯丙酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚和巯基丙酸，然后加入水中，混合均匀，得到第二混合物；其中，水的加入量为丙烯酸质量的15倍；
s3：将第一混合物、第二混合物、电气石、反丁烯二酸混合均匀，85℃加热搅拌3h，然后调节ph值至6.7，55℃静置20min，得到第三混合物；
s4：在第三混合物中加入除表面活性剂外的其他剩余原料组分，混合均匀后以1℃/min的降温速率降温至20℃，再过滤，收集滤液；在滤液中加入表面活性剂，得到聚羧酸盐系高性能减水剂。
实施例3
本实施例提供一种聚羧酸盐系高性能减水剂，原料组分按重量份计，包括：甲基烯丙基聚氧乙烯醚40重量份、丙烯酸50重量份、甲基丙烯磺酸钠10重量份、过硫酸铵10重量份、聚氧乙烯基烯丙酯15重量份、异戊烯醇聚氧乙烯醚7重量份、巯基丙酸12重量份、葡萄糖酸钠6重量份、硫酸亚铁8重量份、电气石2重量份、反丁烯二酸10重量份、过二硫酸钾8重量份、抗坏血酸6重量份和表面活性剂10重量份；
其中，表面活性剂为质量比为1:1的甲基硅醇钠和乙基硅醇钠的混合物。
按上述的原料，采用本发明提供的制备方法，制备聚羧酸盐系高性能减水剂：
s1：按比例称取过二硫酸钾、硫酸亚铁和过硫酸铵，然后加入水，调节ph值至6.3，55℃静置3h，得到第一混合物；其中，水的加入量为过二硫酸钾质量的10倍；
s2：按比例称取甲基烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、聚氧乙烯基烯丙酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚和巯基丙酸，然后加入水中，混合均匀，得到第二混合物；其中，水的加入量为丙烯酸质量的20倍；
s3：将第一混合物、第二混合物、电气石、反丁烯二酸混合均匀，90℃加热搅拌5h，然后调节ph值至6.9，60℃静置30min，得到第三混合物；
s4：在第三混合物中加入除表面活性剂外的其他剩余原料组分，混合均匀后以2℃/min的降温速率降温至25℃，再过滤，收集滤液；在滤液中加入表面活性剂，得到聚羧酸盐系高性能减水剂。
对比例1
本对比例提供一种聚羧酸盐系高性能减水剂，原料组分按重量份计，包括：丙烯酸54重量份、甲基丙烯磺酸钠7重量份、过硫酸铵11重量份、聚氧乙烯基烯丙酯10重量份、异戊烯醇聚氧乙烯醚8重量份、巯基丙酸10重量份、葡萄糖酸钠8重量份、硫酸亚铁6重量份、电气石4重量份、反丁烯二酸8重量份、过二硫酸钾9重量份、抗坏血酸5重量份和表面活性剂14重量份；
其中，表面活性剂为质量比为1:1的甲基硅醇钠和乙基硅醇钠的混合物。
按上述的原料，制备聚羧酸盐系高性能减水剂：
s1：按比例称取过二硫酸钾、硫酸亚铁和过硫酸铵，然后加入水，调节ph值至6.2，50℃静置2.4h，得到第一混合物；其中，水的加入量为过二硫酸钾质量的9倍；
s2：按比例称取丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、聚氧乙烯基烯丙酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚和巯基丙酸，然后加入水中，混合均匀，得到第二混合物；其中，水的加入量为丙烯酸质量的16倍；
s3：将第一混合物、第二混合物、电气石、反丁烯二酸混合均匀，88℃加热搅拌4h，然后调节ph值至6.8，57℃静置25min，得到第三混合物；
s4：在第三混合物中加入除表面活性剂外的其他剩余原料组分，混合均匀后以1.5℃/min的降温速率降温至25℃，再过滤，收集滤液；在滤液中加入表面活性剂，得到聚羧酸盐系高性能减水剂。
对比例2
本对比例提供一种聚羧酸盐系高性能减水剂，原料组分按重量份计，包括：甲基烯基聚氧乙烯醚35重量份、丙烯酸54重量份、甲基丙烯磺酸钠7重量份、过硫酸铵11重量份、聚氧乙烯基烯丙酯10重量份、异戊烯醇聚氧乙烯醚8重量份、巯基丙酸10重量份、葡萄糖酸钠8重量份、硫酸亚铁6重量份、电气石4重量份、反丁烯二酸8重量份、过二硫酸钾9重量份、抗坏血酸5重量份和表面活性剂14重量份；
其中，表面活性剂为质量比为1:1的甲基硅醇钠和乙基硅醇钠的混合物。
按上述的原料，制备聚羧酸盐系高性能减水剂：
s1：按比例称取过二硫酸钾、硫酸亚铁和过硫酸铵，然后加入水，调节ph值至6.2，50℃静置2.4h，得到第一混合物；其中，水的加入量为过二硫酸钾质量的9倍；
s2：按比例称取甲基烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、聚氧乙烯基烯丙酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚和巯基丙酸，然后加入水中，混合均匀，得到第二混合物；其中，水的加入量为丙烯酸质量的16倍；
s3：将第一混合物、第二混合物、电气石、反丁烯二酸混合均匀，88℃加热搅拌4h，得到第三混合物；
s4：在第三混合物中加入除表面活性剂外的其他剩余原料组分，混合均匀后以1.5℃/min的降温速率降温至25℃，再过滤，收集滤液；在滤液中加入表面活性剂，得到聚羧酸盐系高性能减水剂。
将本发明实施例1至实施例3制备得到的聚羧酸盐系高性能减水剂进行减水率、泌水率、凝结时间之差、抗压强度比和收缩率比的测定，并以对比例1和对比例2制备得到的聚羧酸盐系高性能减水剂作为对照。
测定得到的结果如下表1所示。
表1性能测定结果
本发明制备得到的的聚羧酸盐系高性能减水剂，减水率不小于28％；泌水率比不大于50％；含气量不大于5.0％；凝结时间之差，初凝<-90min，终凝<-90min；抗压强度比：1d不小于180％；3d不小于170％；7d不小于160％；28d不小于150％；收缩率比：28d不大于100％。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。在这里示出和描述的所有示例中，除非另有规定，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。