一种减缩性能好的聚羧酸系减水剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料中的混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种减缩性能好的聚 羧酸系减水剂，特别涉及该种减水剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 混凝土因收缩引起的裂缝，会影响建筑物的外观、从而降低混凝土的使用寿命甚 至引起严重的混凝土结构安全问题。目前减水剂已成为混凝土中不可或缺的组成部分，但 通常掺加减水剂会增大混凝土干燥收缩或自收缩，特别是随着现代混凝土的发展，高性能 和高强以及流态混凝土的大量应用，致使混凝土收缩问题日益突出。其中，聚羧酸系减水剂 由于具有高减水率、保坍性好、分子结构可设计及绿色环保等优点，逐渐成为现代混凝土减 水剂的一个重要发展方向。而聚羧酸系减水剂较其它的减水剂虽能改善混凝土干燥收缩的 问题，但仍不能有效解决混凝土的开裂问题。
[0003]减缩剂是一种通过降低水泥石孔溶液表面张力而减少水泥基材料收缩的化学外 加剂，能够从本质上降低混凝土由于失水或自干燥导致的收缩，是抑制高性能混凝土收缩 的重要手段之一，其应用可能成为一种发展趋势。利用减水剂和减缩剂共掺来实现高性能 混凝土的优良工作性、高强度和降低因收缩引起的耐久性劣化时，可能存在使用的不便及 相容性问题。
[0004] 因此，开发减水率高、减缩性能好的聚羧酸系减水剂，对改善混凝土的体积稳定 性、提高混凝土结构的耐久性具有重要意义。
【发明内容】
[0005]本发明针通过主、侧链基团等分子结构设计，引入新的聚合单体，提供一种减缩性 能好的聚羧酸系减水剂及其制备工艺。
[0006]本发明涉及一种减缩性能好的聚羧酸系减水剂制备方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤一、酯类功能单体的制备：在装有搅拌器、温度计、分水器和氮气管的四口瓶 中加入一定量的不饱和羧酸，新戊二醇和携水剂，边通入氮气边搅拌〇. 5小时，然后加入一 定比例的阻聚剂和催化剂，搅拌升温至90°C~100°C回流，反应5小时~7小时至无水分产 生，停止反应，然后在40°C~50°C下减压蒸馏，得淡黄色黏稠状液体。
[0008] 步骤二、聚羧酸系减水剂的制备：在装有搅拌器、温度计的四口瓶中加入步骤一制 得的酯类功能单体、异戊烯醇聚氧乙烯醚及氧化剂；将不饱和羧酸与小分子醇加入水中，配 制成质量分数为40%~60%的混合液A，将还原剂和链转移剂加入水中配制成质量分数为 3%~10%的混合液B;将四口瓶加热至40°C~45°C，分别滴加混合液A和混合液B，3小 时~5小时滴完，滴加完毕后恒温反应1小时~2小时；反应完毕后待反应产物冷却至室 温，用液碱调节pH值为6~7,即得聚羧酸系减水剂。
[0009]所述的酯类功能单体的制备方法，其特征在于：所述新戊二醇与不饱和羧酸的摩 尔比为 1. 0 : (2. 0 ~2. 8)。
[0010] 所述的酯类功能单体的制备方法，其特征在于：所述催化剂为氨基磺酸或对甲苯 磺酸，用量为新戊二醇质量的2%~5%。
[0011] 所述的阻聚剂为对苯二酚、对甲氧基苯酚、对苯二酚单甲醚或对羟基苯甲醚中的 一种或两种，用量为不饱和羧酸质量的0. 3%~1. 0%。
[0012] 所述的携水剂为苯、甲苯或环己烷，其用量为新戊二醇与不饱和羧酸质量之和的 30%~50%。
[0013] 所述的氧化剂为过氧化氢，其用量为反应单体总重量的0. 5%~2. 0% ;所述的还 原剂为抗坏血酸，其用量为反应单体总重量的〇. 2%~0. 6%。
[0014] 所述的链转移剂为巯基乙醇、巯基乙酸或3-巯基丙酸，用量为反应单体总重量的 0. 1 %~1.5%，更优用量为反应单体总重量的0.2%~0.6%。
[0015] 所述不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种以上。
[0016] 所述小分子醇为1，2_丙二醇、一缩二丙二醇、异丙醇、叔丁醇、异丁醇、正己醇或 环己醇中的一种以上。
[0017] 所述异戊烯醇聚氧乙烯醚、酯类功能单体、不饱和羧酸和小分子醇的摩尔比为 1. 0 : (0? 4 ~0? 8) : (3. 0 ~4. 8) : (0? 2 ~0? 8)。
[0018] 本发明的有益效果：
[0019] 由于分子结构中含有减缩基团，能有效降低水溶液的表面张力，从而有效降低混 凝土的收缩，改善混凝土的体积稳定性；本发明采用常压生产，设备要求低，操作方便，有利 于工业化生产，且产品中不含氯离子，对混凝土中的钢筋无锈蚀危害。
【附图说明】
[0020] 图1为不同龄期的混凝土干缩变形图。
【具体实施方式】
[0021] 以下用具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手 段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
[0022] 实施例1 :
[0023] 步骤一、酯类功能单体的制备：在装有搅拌器、温度计、分水器和氮气管的四口瓶 中加入178. 2克丙烯酸、117. 2克新戊二醇和118. 1克甲苯，边通入氮气边搅拌0. 5小时，然 后加入3. 51克氨基磺酸和1. 07克对羟基苯甲醚，搅拌升温至90°C~100°C回流，反应5小 时~7小时至无水分产生，停止反应，然后在40°C~50°C下减压蒸馏，得淡黄色黏稠状液体 ZHD-1。
[0024] 步骤二、聚羧酸系减水剂的制备：在装有搅拌器、温度计的四口瓶中加入8.0克 ZHD-1、180克异戊烯醇聚氧乙烯醚、1. 68克双氧水及130. 4克水；将17. 8克丙烯酸与4. 0 克一缩二丙二醇加入32. 4克水中配成混合液A，将0. 84克抗坏血酸和0. 62克3-巯基丙酸 加入23. 9克水中配成混合液B;将四口瓶加热至40°C~45°C，分别滴加混合液A和混合液 B，3小时~5小时滴完，滴加完毕后恒温反应1小时~2小时；反应完毕后待反应产物冷却 至室温，加21. 8克液碱调节pH值为6~7,即得聚羧酸系减水剂JST-1。
[0025] 实施例2:
[0026] 步骤一、酯类功能单体的制备：在装有搅拌器、温度计、分水器和氮气管的四口瓶 中加入173. 9克丙烯酸、109. 3克新戊二醇和127. 5克环己烷，边通入氮气边搅拌0. 5小时， 然后加入4. 38克氨基磺酸和1. 39克对苯二酚，搅拌升温至90°C~100 °C回流，反应5小 时~7小时至无水分产生，停止反应，然后在40°C~50°C下减压蒸馏，得淡黄色黏稠状液体 ZHD-2。
[0027] 步骤二、聚羧酸系减水剂的制备：在装有搅拌器、温度计的四口瓶中加入11. 2克 ZHD-2、180克异戊烯醇聚氧乙烯醚、2. 35克双氧水及121. 9克水；将19. 4克甲基丙烯酸与 2. 8克异丙醇加入33. 0克水中，配成混合液A，将0. 85克抗坏血酸和0. 85克巯基乙醇加入 54. 3克水中配成混合液B;将四口瓶加热至40°C~45°C，分别滴加混合液A和混合液B，3 小时~5小时滴完，滴加完毕后恒温反应1小时~2小时；反应完毕后待反应产物冷却至 室温，加20. 6克液碱调节pH值为6~7,即得聚羧酸系减水剂JST-2。
[0028] 实施例3:
[0029] 步骤一、酯类功能单体的制备：在装有搅拌器、温度计、分水器和氮气管的四口瓶 中加入181. 4克丙烯酸、109. 3克新戊二醇和116. 3克甲苯，边通入氮气边搅拌0. 5小时， 然后加入2. 34克对甲苯磺酸和1. 27克对苯二酚，搅拌升温至90°C~100°C回流，反应5小 时~7小时至无水分产生，停止反应，然后在40°C~50°C