专利名称：一种高性能的混凝土养护剂及其制备方法
一种高性能的混凝土养护剂及其制备方法技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种高性能的混凝土养护剂及其制备方法。
技术背景
混凝土养护是混凝土施工的一个重要环节，合适的养护能够大幅度提高混凝土的耐久性、强度、耐磨性、体积稳定性以及抗冻融性等性能。混凝土的养护方法主要包括喷雾洒水养护、湿的覆盖物养护(例如粗麻布、棉席和毯子等)、塑料膜养护和成膜养护剂养护。 目前混凝土养护常用的方法还是湿覆盖物养护和喷水养护，主要原因是成膜养护剂的养护效果无法满足实际需要，即在7天内混凝土表面的相对湿度要保持在80%以上。按照建材行业标准(JC-901-2002)和美国材料与试验协会标准(ASTM C156-03),高性能养护剂在高温低湿条件下，72小时内保水率要达到90%，每平方米失水要小于550克。国内目前市售混凝土养护剂主要包括两种1，如专利200510026315公开的，利用碱性硅酸盐，通过提高混凝土密实度达到养护目的的养护剂，但是其保水率较低，已逐渐被市场淘汰；2，通过苯丙乳液复配其他无机填料，如专利200810124748. 7公开的养护剂，主要利用苯丙乳液在混凝土表面形成致密的高分子薄膜，来阻碍混凝土表面的水分蒸发。但是由于传统苯丙乳液是通过苯乙烯和丙烯酸酯类单体共聚得到，分子结构是线性的，膜结构疏松，因此水蒸气在膜中的传输速率较大，导致制备得到的养护剂保水率在75%左右，很难满足高保水率的要求 (>90% )，严重制约了成膜养护剂的推广使用。
技术内容
本发明提供了一种高性能的混凝土养护剂及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是
一种高性能的混凝土养护剂的制备方法，包括如下步骤
Ajf 50-98份具有乙烯基的单体和1_40份具有羰基或醛基的乙烯基单体制备为聚合物乳液，所述份数为质量份数；
B、将1-20份具有肼基的单体溶于步骤A所得的聚合物乳液中，所述份数为质量份数；
C、将30_70wt%的步骤B所得的物料与I_3wt%的成膜助剂，I-3wt%的增塑剂， l-2wt%的消泡剂，l-3wt%的流平剂和余量的水混合均匀，得高性能的混凝土养护剂。
上述步骤A中，聚合乳液的制备可采用现有技术中常规的聚合乳液的制备方法。 成膜助剂、增塑剂、消泡剂和流平剂均可采用现有技术中常规的试剂，优选为成膜助剂为醇酯-12，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，流平剂为氟碳流平剂，消泡剂为正辛醇。
为了制得更加均匀、稳定的聚合物乳液，步骤A中，聚合物乳液的制备方法包括如下步骤
Al、将50-98份具有乙烯基的单体和1_40份具有羰基或醛基的乙烯基单体乳化得单体乳液；
A2、制作乳化剂的质量含量为1-3%的乳化剂溶液和引发剂的质量含量为4-6%引发剂溶液；
A3、70_90°C下，将单体乳液和引发剂溶液在2_4h内滴加到乳化剂溶液中，滴加完后继续反应l_2h，得聚合物乳液，所述乳化剂溶液的质量为单体乳液质量的25-30%，引发剂溶液的质量为单体乳液质量的13-16%。
上述单体乳液的制备可参照现有技术中单体乳液的制备方法。
上述引发剂可为常用的引发剂，优选为过硫酸钾。
为了得到性能更加优异的养护剂，所述具有乙烯基的单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯或丙烯酸辛酯中的一种或者两种以上任意配比的混合物；所述具有羰基或醛基的乙烯基单体为丙烯醛、乙烯乙基酮、乙烯丙基酮或双丙酮丙烯酰胺中的一种或两种以上任意配比的混合物；所述具有肼基的单体为草酸二酰肼、戊二酸二酰肼或己二酸二酰肼中的一种或两种以上任意配比的混合物。
为了提高养护剂的保水率，步骤A和步骤B中，具有乙烯基的单体为6090份，具有羰基或醛基的乙烯基单体为5-20份，具有肼基的单体为2. 5-10份，所述份数为质量份数； 步骤C中，步骤B所得的物料为40-60wt%。
为了提高聚合乳液的分散性、稳定性，同时保证所得养护剂的性能，步骤A中， 聚合物乳液的制备所用的乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠质量比为 (8:1)- (10:1)的复配物。
为了保证所得养护剂的性能,步骤A中，聚合物乳液的质量固含量为50-60%。
由上述高性能的混凝土养护剂的制备方法所制备的高性能的混凝土养护剂。
本发明高性能的混凝土养护剂，合成工艺简单、结构容易控制，具有成膜速率快和保水率高的优势，当固含量为20%时，能够在2h内能成膜，且保水率大于90% ;本发明养护剂的使用还能增强混凝土的强度。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
各实施例中，高性能的混凝土养护剂使用、保水率测试、强度的测试按照建材行业标准JC901-2002《水泥混凝土养护剂》。
实施例I
(I)聚合物乳液制备
搅拌条件下，用1.88壬基酚聚氧乙烯醚(1(^0)、0.28十二烷基硫酸钠，2(^水，乳化5g苯乙烯、20g甲基丙烯酸丁酯和15g乙烯乙基酮，制备得到稳定的单体乳液；用O. 05g 的碳酸氢钠、O. 18g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 02g十二烷基硫酸钠和18g水作为底液； 同时将O. 5g过硫酸钾溶解于9. 07g水中，并在75°C条件下，和单体乳液同步滴加到底液中， 3h内滴加完成，继续保温反应I. 5h，制备得到聚合物乳液；将IOg草酸二酰肼溶解于聚合物乳液中，制备得到具有室温交联特征的聚合物乳液。
(2)将30g的聚合物乳液，Ig的成膜助剂醇酯-12，3g的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯， Ig的氟碳流平剂(杭州仁杉化工有限公司FWT氟碳润湿流平剂，下同)，Ig的消泡剂正辛醇4和64g的水混匀，制得具有室温交联特征的高性能的混凝土养护剂，测试其固含量为15%， 干燥时间为3h，72小时的保水率为86%，混凝土强度为基准强度(未使用养护剂的混凝土的强度)的102%。
实施例2
(I)聚合物乳液制备
搅拌条件下，用I. 78g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 22g十二烷基硫酸钠，20g水， 乳化IOg甲基丙烯酸甲酯、20g甲基丙烯酸丁酯和15g乙烯乙基酮，制备得到稳定的单体乳液；用O. 05g的碳酸氢钠、O. 18g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 02g十二烷基硫酸钠和18g水作为底液；同时将O. 5g过硫酸钾溶解于9. 07g水中，并在85°C条件下，和单体乳液同步滴加到底液中，3h内滴加完成，继续保温反应I. 5h，制备得到聚合物乳液Jf5g草酸二酰肼溶解于聚合物乳液中，制备得到具有室温交联特征的聚合物乳液。
(2)将40g的聚合物乳液，Ig的成膜助剂醇酯_12，2g的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯， 3g的氟碳流平剂，Ig的消泡剂正辛醇和53g的水混匀，制得具有室温交联特征的高性能的混凝土养护剂，测试其固含量为20%，干燥时间为2h，72小时的保水率为94%，混凝土强度为基准强度的108%。
实施例3
(I)聚合物乳液制备
搅拌条件下，用1.88壬基酚聚氧乙烯醚(1(^0)、0.28十二烷基硫酸钠，2(^水，乳化5g甲基丙烯酸甲酯、20g甲基丙烯酸丁酯和20g丙烯醛，制备得到稳定的单体乳液；用 O. 05g的碳酸氢钠、O. 18g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 02g十二烷基硫酸钠和18g水作为底液；同时将O. 38g过硫酸钾溶解于9. 19g水中，并在80°C条件下，和单体乳液同步滴加到底液中，3h内滴加完成，继续保温反应I. 5h，制备得到聚合物乳液Jf5g戊二酸二酰肼溶解于聚合物乳液中，制备得到具有室温交联特征的聚合物乳液。
(2)将50g的聚合物乳液，2g的成膜助剂醇酯-12，3g的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯， 2g的氟碳流平剂，I. 5g的消泡剂正辛醇和41. 5g的水混匀，制得具有室温交联特征的高性能的混凝土养护剂，测试其固含量为25%，干燥时间为I. 8h，72小时的保水率为96%，混凝土强度为基准强度的116%。
实施例4
(I)聚合物乳液制备
搅拌条件下，用1.88壬基酚聚氧乙烯醚(1(^0)、0.28十二烷基硫酸钠，2(^水，乳化15g甲基丙烯酸甲酯、20g丙烯酸丁酯、2. 5g甲基丙烯酸辛酯、4g丙烯醛和2g双丙酮丙烯酰胺，制备得到稳定的单体乳液；用O. 05g的碳酸氢钠、O. 54g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、 O. 06g十二烷基硫酸钠和17. 6g水作为底液；同时将O. 5g过硫酸钾溶解于9. 07g水中，并在75°C条件下，和单体乳液同步滴加到底液中，3h内滴加完成，继续保温反应I. 5h，制备得到聚合物乳液；将6. 5g戊二酸二酰肼溶解于聚合物乳液中，制备得到具有室温交联特征的聚合物乳液。
(2)将60g的聚合物乳液，Ig的成膜助剂醇酯-12，Ig的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯， 2g的氟碳流平剂，2g的消泡剂正辛醇和34g的水混匀，制得具有室温交联特征的高性能的混凝土养护剂，测试其固含量为30%，干燥时间为2h，72小时的保水率为93%，混凝土强度为基准强度的110%。
实施例5
(I)聚合物乳液制备
搅拌条件下，用1.82g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 18g十二烷基硫酸钠，20g水， 乳化15g丙烯酸甲酯、20g甲基丙烯酸丁酯、IOg甲基丙烯酸辛酯和2. 5g乙烯丙基酮，制备得到稳定的单体乳液；用O. 05g的碳酸氢钠、O. 36g壬基酹聚氧乙烯醚(10E0)、0. 04g十二烷基硫酸钠和17. 8g水作为底液；同时将O. 5g过硫酸钾溶解于9. 07g水中，并在75°C条件下，和单体乳液同步滴加到底液中，3h内滴加完成，继续保温反应I. 5h，制备得到聚合物乳液；将2. 5g戊二酸二酰肼溶解于聚合物乳液中，制备得到具有室温交联特征的聚合物乳液。
(2)将70g的聚合物乳液，3g的成膜助剂醇酯-12，Ig的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯， Ig的氟碳流平剂，Ig的消泡剂正辛醇和24g的水混匀，制得具有室温交联特征的高性能的混凝土养护剂，测试其固含量为35%，干燥时间为I. 9h，72小时的保水率为95%，混凝土强度为基准强度的115%。
实施例6
(I)聚合物乳液制备
搅拌条件下，用1.88壬基酚聚氧乙烯醚(1(^0)、0.28十二烷基硫酸钠，2(^水，乳化30g丙烯酸乙酯、15g甲基丙烯酸丁酯、4g甲基丙烯酸辛酯和O. 5g乙烯丙基酮，制备得到稳定的单体乳液；用O. 05g的碳酸氢钠、O. 18g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 02g十二烷基硫酸钠和18g水作为底液；同时将O. 57g过硫酸钾溶解于9g水中，并在85°C条件下，和单体乳液同步滴加到底液中，3h内滴加完成，继续保温反应I. 5h，制备得到聚合物乳液；将0. 5g 己二酸二酰肼溶解于聚合物乳液中，制备得到具有室温交联特征的聚合物乳液。
(2)将30g的聚合物乳液，2g的成膜助剂醇酯-12，Ig的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯， 3g的氟碳流平剂，Ig的消泡剂正辛醇和63g的水混匀，制得具有室温交联特征的高性能的混凝土养护剂，测试其固含量为15%，干燥时间为2. 6h，72小时的保水率为85%，混凝土强度为基准强度的105%。
实施例7
(I)聚合物乳液制备
搅拌条件下，用1.88壬基酚聚氧乙烯醚(1(^0)、0.28十二烷基硫酸钠，2(^水，乳化IOg甲基丙烯酸甲酯、15g甲基丙烯酸乙酯、5g甲基丙烯酸辛酯和IOg双丙酮丙烯酰胺， 制备得到稳定的单体乳液；用O. 05g的碳酸氢钠、O. 18g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 02g 十二烷基硫酸钠和18g水作为底液；同时将O. 5g过硫酸钾溶解于9. 07g水中，并在80°C条件下，和单体乳液同步滴加到底液中，3h内滴加完成，继续保温反应I. 5h，制备得到聚合物乳液；将IOg己二酸二酰肼溶解于聚合物乳液中，制备得到具有室温交联特征的聚合物乳液。
(2)将40g的聚合物乳液，Ig的成膜助剂醇酯_12，2g的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯， Ig的氟碳流平剂，2g的消泡剂正辛醇和54g的水混匀，制得具有室温交联特征的高性能的混凝土养护剂，测试其固含量为20%，干燥时间为2h，72小时的保水率为92%，混凝土强度为基准强度的110%。
实施例8
(I)聚合物乳液制备
搅拌条件下，用1.88壬基酚聚氧乙烯醚(1(^0)、0.28十二烷基硫酸钠，2(^水，乳化20g甲基丙烯酸甲酯、15g甲基丙烯酸丁酯、11. 25g甲基丙烯酸辛酯、O. 5g丙烯醛和2g双丙酮丙烯酰胺，制备得到稳定的单体乳液；用O. 05g的碳酸氢钠、O. 18g壬基酚聚氧乙烯醚 (10E0)、0. 02g十二烷基硫酸钠和18g水作为底液；同时将O. 5g过硫酸钾溶解于9. 07g水中，并在75°C条件下，和单体乳液同步滴加到底液中，3h内滴加完成，继续保温反应I. 5h， 制备得到聚合物乳液；将I. 25g己二酸二酰肼溶解于聚合物乳液中，制备得到具有室温交联特征的聚合物乳液。
(2)将40g的聚合物乳液，Ig的成膜助剂醇酯-12，Ig的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯， 2g的氟碳流平剂，Ig的消泡剂正辛醇和55g的水混匀，制得具有室温交联特征的高性能的混凝土养护剂，测试其固含量为20%，干燥时间为2. 2h，72小时的保水率为88%，混凝土强度为基准强度的102%。
实施例9
(I)聚合物乳液制备
搅拌条件下，用1.88壬基酚聚氧乙烯醚(1(^0)、0.28十二烷基硫酸钠，2(^水，乳化19g甲基丙烯酸甲酯、15g甲基丙烯酸丁酯、7g甲基丙烯酸辛酯和6g双丙酮丙烯酰胺， 制备得到稳定的单体乳液；用O. 05g的碳酸氢钠、O. 18g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 02g 十二烷基硫酸钠和18g水作为底液；同时将O. 5g过硫酸钾溶解于9. 07g水中，并在85°C 条件下，和单体乳液同步滴加到底液中，3h内滴加完成，继续保温反应I. 5h，制备得到聚合物乳液；将3g己二酸二酰肼溶解于聚合物乳液中，制备得到具有室温交联特征的聚合物乳液。
(2)将30g的聚合物乳液，Ig的成膜助剂醇酯-12，2g的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯， 2g的氟碳流平剂，Ig的消泡剂正辛醇和64g的水混匀，制得具有室温交联特征的高性能的混凝土养护剂，测试其固含量为15%，干燥时间为2. Oh, 72小时的保水率为90%，混凝土强度为基准强度的105%。
权利要求
1.一种高性能的混凝土养护剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤 A、将50-98份具有乙烯基的单体和1-40份具有羰基或醛基的乙烯基单体制备为聚合物乳液，所述份数为质量份数； B、将1-20份具有肼基的单体溶于步骤A所得的聚合物乳液中，所述份数为质量份数； C、将30-70wt%的步骤B所得的物料与l_3wt%的成膜助剂、l_3wt%的增塑剂、l_2wt%的消泡剂、1_3被％的流平剂和余量的水混合均匀，得高性能的混凝土养护剂。
2.如权利要求I所述的高性能的混凝土养护剂的制备方法，其特征在于步骤A中，聚合物乳液的制备方法包括如下步骤 Al、将50-98份具有乙烯基的单体和1-40份具有羰基或醛基的乙烯基单体乳化得单体乳液； A2、制作乳化剂的质量含量为1-3%的乳化剂溶液和引发剂的质量含量为4-6%引发剂溶液； A3、70-90°C下，将单体乳液和引发剂溶液在2-4h内滴加到乳化剂溶液中，滴加完后继续反应l_2h，得聚合物乳液，所述乳化剂溶液的质量为单体乳液质量的25-30%，引发剂溶液的质量为单体乳液质量的13-16%。
3.如权利要求I或2所述的高性能的混凝土养护剂的制备方法，其特征在于所述具有乙烯基的单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯或丙烯酸辛酯中的一种或者两种以上任意配比的混合物。
4.如权利要求I或2所述的高性能的混凝土养护剂的制备方法，其特征在于所述具有羰基或醛基的乙烯基单体为丙烯醛、乙烯乙基酮、乙烯丙基酮或双丙酮丙烯酰胺中的一种或两种以上任意配比的混合物。
5.如权利要求I或2所述的高性能的混凝土养护剂的制备方法，其特征在于所述具有肼基的单体为草酸二酰肼、戊二酸二酰肼或己二酸二酰肼中的一种或两种以上任意配比的混合物。
6.如权利要求I或2所述的高性能的混凝土养护剂的制备方法，其特征在于步骤A和步骤B中，具有乙烯基的单体为60-90份，具有羰基或醛基的乙烯基单体为5-20份，具有肼基的单体为2. 5-10份，所述份数为质量份数。
7.如权利要求I或2所述的高性能的混凝土养护剂的制备方法，其特征在于步骤C中，步骤B所得的物料为40-60wt%。
8.如权利要求I或2所述的高性能的混凝土养护剂的制备方法，其特征在于步骤A中，聚合物乳液的制备所用的乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠质量比为(8:1)- (10:1)的复配物；步骤C中，成膜助剂为醇酯-12，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，流平剂为氟碳流平剂，消泡剂为正辛醇。
9.如权利要求I或2所述的高性能的混凝土养护剂的制备方法，其特征在于步骤A中，聚合物乳液的质量固含量为50-60%。
10.由权利要求I至9任意一项所述的高性能的混凝土养护剂的制备方法所制备的高性能的混凝土养护剂。
全文摘要
本发明公开了一种高性能的混凝土养护剂及其制备方法，所述制备方法，包括如下步骤A.将50-98份具有乙烯基的单体和1-40份具有羰基或醛基的乙烯基单体制备为聚合物乳液，所述份数为质量份数；B.将1-20份具有肼基的单体溶于步骤A所得的聚合物乳液中，所述份数为质量份数；C.将30-70wt%的步骤B所得的物料与1-3wt%的成膜助剂，1-3wt%的增塑剂，1-2wt%的消泡剂，1-3wt%的流平剂和余量的水混合均匀，得高性能的混凝土养护剂。本发明高性能的混凝土养护剂，合成工艺简单、结构容易控制，具有成膜速率快和保水率高的优势，当固含量为20%时，能够在2h内能成膜，且保水率大于90%。
文档编号C08F2/24GK102976653SQ20121043354
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者李磊, 刘加平, 田倩, 孙帅, 王洪松, 王文彬 申请人:江苏博特新材料有限公司, 江苏苏博特新材料股份有限公司, 江苏省建筑科学研究院有限公司, 博特建材(天津)有限公司