一种保坍型密胺减水剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种保坍型密胺减水剂及其制备方法，其由以下质量份的原料通过羟甲基化、磺化、缩合、重整步骤制备得到：甲醛水溶液25～35份；三聚氰胺13～18份；磺化剂10～20份；缓凝剂2～4份；醚化剂2～4份。本发明公开的密胺减水剂高效高减水、保坍性优异，适合用于配制高性能混凝土或商品混凝土，其性能达到或超过GB8076及GB8077标准要求。
【专利说明】一种保坍型密胺减水剂及其制备方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种减水剂及其制备方法，具体涉及一种保坍型密胺减水剂及其制备方法，属于建筑材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]混凝土外加剂是混凝土不可缺少的重要组成部分，其中的减水剂特别是高效减水剂(萘系减水剂、密胺类减水剂、多环芳烃类减水剂等)可以大幅度提高混凝土的抗压强度、抗折强度、耐久性等。随着建筑业的飞速发展，商品混凝土应运而生，这种混凝土集中搅拌，远距离运输到建筑工地浇筑，效率高，性能有保障，其次节约能源，环境友好，国家为此编订了《混凝土泵送施工技术规程》标准，引导商品混凝土的健康发展。
[0003]商品混凝土与普通混凝土相比，要求保坍性要好，所谓保坍性是指混凝土在施工过程中，保证一定时间内混凝土的坍落度保持在一定范围内，而不发生减小的性质。以往工地现场搅拌的混凝土，现搅现用，基本不用考虑混凝土流动性能上的损失。商品混凝土由于远距离运输，水泥一直处于水化增稠中，如若处理不当，至工地的混凝土流动性变得十分差，无法自流动自密实，混凝土强度大幅下降，导致这种现象的主要因素为混凝土所用减水剂保坍性不好。
[0004]以往普通混凝土强调的是强度，人们注重的是减水剂的减水率，而忽视了减水剂的保坍性，导致已有减水剂不能很好地适用于现有商品混凝土。为此，人们大力研发新一代综合性能优良的混凝土减水剂。
[0005]密胺减水剂减水率高，为无色液体，在混凝土、石膏、耐火材料中都有大量应用。但是由于现有的密胺减水剂在合成中用大量的强碱(如氢氧化钾或氢氧化钠)调节PH值，这些碱生成的盐是混凝土的早强剂，导致了密胺减水剂保坍性弱；并且现有减水剂中不含强烈缓凝基团，导致其缓凝性弱，对混凝土长途运输不利。
【发明内容】
[0006]本发明目的是提供一种保坍型密胺减水剂及其制备方法，该减水剂减水率高，避免了对水泥的早强速凝作用，并具有优异的保坍性。
[0007]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种保坍型密胺减水剂的制备方法，其由以下质量份的原料通过以下制备方法制备得
到:
甲醛水溶液25~35份
三聚氰胺13~18份
磺化剂10~20份
缓凝剂2~4份
醚化剂2~4份
所述保坍型密胺减水剂的制备方法，包括以下步骤:(1)羟甲基化:将甲醛水溶液、三聚氰胺加入水中搅拌均匀，用乙二胺调节体系pH值至9~10,然后于80~85°C下反应30~40分钟；
(2)官能化:将上述反应体系的温度降低至60~65°C，然后加入磺化剂、缓凝剂，搅拌溶解，用乙二胺调节体系pH值为9~10，再于80~85°C下反应1.5~2小时；
(3)缩合:将醚化剂加入上述反应体系中，搅拌混合均匀，然后降温至60~65°C，再用硫酸水溶液调节体系PH值至6~6.5，反应2~2.5小时；
(4)重整:将上述反应体系回流1.5~2小时，降温至50~60°C ;然后用乙二胺调节pH值至8~9即得到所述的保坍型密胺减水剂；
其中，所述缓凝剂为2-羟基-1，2，3-丙三羧酸三钠；所述醚化剂为聚乙二醇。
[0008]上述技术方案中，所述甲醛水溶液的质量浓度为35~40%。
[0009]上述技术方案中，所述磺化剂为焦亚硫酸钠；所述聚乙二醇的分子量为800~1500。
[0010]上述技术方案中，所述乙二胺可以为纯乙二胺，也可以配置成乙二胺水溶液后用于体系PH值的调节；所述硫酸水溶液的质量浓度没有特别限定，一般为20%~50%，优选为30%。
[0011]本发明同时请求保护通过上述制备`法制备得到的保坍型密胺减水剂。
[0012]本发明的工作原理是:
在羟甲基化阶段，甲醛、三聚氰胺发生亲核加成反应生成羟甲基化产物；在官能化阶段，磺化剂先水解然后与羟甲基化产物在碱性条件下反应，使羟基转换成阴离子性的磺酸基团，缓凝剂与羟甲基化产物也在碱性条件下反应，使羟基转换成阴离子性的羧酸基团；在缩合反应阶段，在酸性加热条件下，各种单体小分子聚合成大分子，同时聚乙二醇接枝到大分子链上；在重整阶段，通过加热回流，对分子链进行重组，以提高产品的储存稳定性，缩合反应生成的聚合物带有支链，有些支链分子量小，不利于产品的稳定，经过回流反应后，产品贮存稳定，放置I年以上不会变稠或沉淀。
[0013]本发明通过调整甲醛、磺化剂与三聚氰胺之间的比例，继续保留传统密胺类减水剂高效高减水率的优点；在加成反应时用乙二胺调节体系的pH值，避免强碱对水泥的早强速凝作用；在官能化阶段加入了具有分散与强烈缓凝作用的枸橼酸钠(2-羟基-1，2，3-丙三羧酸三钠)以增加保坍性；缩合阶段添加聚乙二醇，使得减水剂分子链上接枝功能性链节，并利用羧酸基团、聚乙二醇本身的醚键缓凝水泥的水化，同时利用醚键的保水作用避免混凝土水分的过快挥发；以上组分使得混凝土长时间保持良好的坍落度，从而具有优异的保坍性。
[0014]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:
1.本发明在密胺减水剂的制备过程中，用乙二胺调节体系的PH值，避免强碱对水泥的早强速凝作用；在官能化阶段加入了具有分散与强烈缓凝作用的枸橼酸钠，增加了混凝土的缓凝性。
[0015]2.本发明公开的密胺减水剂减水率高，添加量为0.5%~1.0%时，减水率大于21% ；保坍性优异，添加量为0.75%时，Ih后混凝土的坍落度损失15~20%，远小于普通密胺高效减水剂Ih 30~40%的坍落度损失。
[0016]3.本发明首次在密胺减水剂的缩合反应阶段添加聚乙二醇，使得减水剂分子链上接枝功能性聚乙烯醇链节，使其具有保水固水作用，使得混凝土几乎不泌水，上下层混凝土均匀；同时聚乙二醇本身的醚键缓凝水泥的水化，使得混凝土长时间保持良好的坍落度。
[0017]4.本发明的密胺减水剂原料组成合理、制备方便、贮存稳定，经过高温重整，分子链节上的活性基团最大程度的被反应，产品贮存期达I年以上；并且使用方便，适合工业化应用。
【具体实施方式】
[0018]下面通过实施例对本发明作进一步描述:
实施例一
一种保坍型密胺减水剂，其合成工艺为:将400kg甲醛水溶液、205kg三聚氰胺、IOOkg水加入2000升反应釜中，搅拌均匀，用乙二胺调节体系pH=9，加热至80°C，搅拌反应40min，然后加水300kg，降温至60°C，加入焦亚硫酸钠160kg，枸橼酸钠30kg，用乙二胺调体系pH=9 ;升温至85°C，搅拌反应2h，降温至65°C，加入聚乙二醇(分子量1000)32kg，用硫酸水溶液调节体系pH=6.5，搅拌反应2.5h，加水100kg，升温回流lh，降低温度至50°C，用乙二胺调节pH=8，即得保坍性密胺高效减水剂，固含量40%左右。
[0019]实施例二
一种保坍型密胺减水剂，其合成工艺为:将400kg甲醛水溶液、195kg三聚氰胺、IOOkg水加入2000升反应釜中，搅拌均匀，用乙二胺调节体系pH=10，加热至85°C，搅拌反应30min,然后加水320kg，降温至65°C，加入焦亚硫酸钠208kg，枸橼酸钠35kg，用乙二胺调体系PH=IO ;升温至80°C，搅拌反应1.5h，降温至60°C，加入聚乙二醇(分子量1200) 36kg，用硫酸水溶液调节体系pH=6，搅拌反应2h，加水100kg，升温回流1.5h，降低温度至60°C，用乙二胺调节pH=9，即得保坍性密胺高效减水剂，固含量40%左右。
`[0020]按照GB8076-2008《混凝土外加剂》标准测试上述产品，结果如表1。
[0021]表1保坍性密胺高效减水剂测试结果
【权利要求】
1.一种保坍型密胺减水剂的制备方法，其特征在于，由以下质量份的原料通过以下制备方法制备得到: 甲醛水溶液25~35份 三聚氰胺13~18份 磺化剂10~20份 缓凝剂2~4份 醚化剂2~4份 所述保坍型密胺减水剂的制备方法，包括以下步骤: (1)羟甲基化:将甲醛水溶液、三聚氰胺加入水中搅拌均匀，用乙二胺调节体系pH值至9~10,然后于80~85°C下反应30~40分钟； (2)官能化:将上述反应体系的温度降低至60~65°C，然后加入磺化剂、缓凝剂，搅拌溶解，用乙二胺调节体系pH值为9~10，再于80~85°C下反应1.5~2小时； (3)缩合:将醚化剂加入上述反应体系中，搅拌混合均匀，然后降温至60~65°C，再用硫酸水溶液调节体系PH值至6~6.5，反应2~2.5小时； (4)重整:将上述反应体系回流1.5~2小时，降温至50~60°C ;然后用乙二胺调节pH值至8~9即得到所述的保坍型密胺减水剂； 其中，所述缓凝剂为2-羟基-1，2，3-丙三羧酸三钠；所述醚化剂为聚乙二醇。
2.根据权利要求1所述的保坍型密胺减水剂的制备方法，其特征在于:所述甲醛水溶液的质量浓度为35~40%。
3.根据权利要求1所述的保坍型密胺减水剂的制备方法，其特征在于:所述磺化剂为焦亚硫酸钠。
4.根据权利要求1所述的保坍型密胺减水剂的制备方法，其特征在于:所述聚乙二醇的分子量为800~1500。
5.根据权利要求1所述的保坍型密胺减水剂的制备方法，其特征在于:所述硫酸水溶液的质量浓度为20%~50%。
6.一种根据权利要求1~5所述任意一种制备方法制备得到的保坍型密胺减水剂。
【文档编号】C08G12/40GK103693882SQ201310632469
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2013年12月2日
【发明者】陈晓龙, 赵长才 申请人:苏州市建筑科学研究院有限公司