一种缓凝型减水剂及其制备方法与流程

本发明涉及建筑外加剂，特别涉及一种缓凝型减水剂及其制备方法。

背景技术：

1、混凝土凝结过程的发展取决于水泥矿物的组成和胶体粒子间的相互作用、水泥浆体中电解质的存在状态。如果胶体粒子之间存在相当强的斥力，水泥凝胶体系将是稳定的，否则水泥浆体的凝胶体系产生凝聚，进而导致混凝土凝结。

2、为解决应用端对混凝土的凝结时间的需求，现有的缓凝型减水剂实现缓凝效果往往先根据需求将普通减水剂与缓凝剂进行复配，并辅以其他功能外加剂配合使用以稳定混凝土的缓凝效果，而这增加了减水剂复配的复杂程度和工作量，无形中增加减水剂的制作成本。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供一种缓凝型减水剂及其制备方法，在满足缓凝效果的同时，减少外加剂的掺入、降低成本。

2、一种缓凝型减水剂，缓凝型减水剂结构通式为：(a)x(c)y(tpeg)z；

3、其中，a、tpeg、c分别代表不饱和酸、酯类共聚物大单体、不饱和壳聚糖-聚甘油单体；

4、不饱和壳聚糖-聚甘油单体结构式如下：

5、

6、其中，n为不饱和壳聚糖-聚甘油单体的聚合度，n为2～40的整数；m为不饱和壳聚糖-聚甘油单体中聚甘油的聚合度，m为8～10的整数。

7、优选地，所述酯类共聚物大单体包括分子量为800-6000的甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物。

8、优选地，以重量份数计，所述缓凝型减水剂的制备原料包括：

9、

10、本发明还提供一种缓凝型减水剂的制备方法，包括步骤：

11、以重量份数计，将20～40份不饱和壳聚糖-聚甘油单体、2～8份不饱和酸、100份酯类共聚物大单体、1～5份引发剂和水置于反应器中发生共聚反应，反应结束，即得所述缓凝型减水剂。

12、优选地，所述缓凝型减水剂的制备方法包括步骤：

13、以重量份数计，将20～40份不饱和壳聚糖-聚甘油单体、2～8份不饱和酸、100份酯类共聚物大单体和水置于反应器中搅拌，得到混合液；

14、向所述混合液中滴加1～5份引发剂发生共聚反应，滴加结束继续保温反应，即得所述缓凝型减水剂。

15、缓凝型减水剂的制备方法，所述不饱和壳聚糖-聚甘油单体的制备方法包括步骤：

16、以高聚壳聚糖为起始原料，将高聚壳聚糖降解为聚合度在2～40的低聚壳聚糖；

17、通过羧基化反应将所述低聚壳聚糖上的羟甲基转化为羧甲基，以形成低聚壳聚糖羧化中间体；

18、将所述低聚壳聚糖羧化中间体与聚甘油发生酯化反应，以将聚甘油作为侧链接枝到低聚壳聚糖羧化中间体上，得到壳聚糖-聚甘油中间体；

19、将所述壳聚糖-聚甘油中间体与氯代不饱和烃发生氨解反应，以在壳聚糖-聚甘油中间体上引入不饱和双键，形成不饱和壳聚糖-聚甘油单体。

20、缓凝型减水剂的制备方法，所述以高聚壳聚糖为起始原料，将高聚壳聚糖降解为聚合度在2～40的低聚壳聚糖的具体步骤包括：

21、采用生物酶将所述高聚壳聚糖降解为聚合度在2～40的所述低聚壳聚糖。

22、缓凝型减水剂的制备方法，所述羧基化反应的具体步骤包括：

23、向所述低聚壳聚糖中加入质量浓度为20％naoh溶液和异丙醇，室温下搅拌，得到中间体混合物；

24、向所述中间体混合物中滴加氯乙酸的异丙醇溶液，在室温下反应4-6h，用稀盐酸中和至ph＝7，分离干燥后得带有羧甲基的壳聚糖单体，即所述聚壳聚糖羧化中间体。

25、缓凝型减水剂的制备方法，所述低聚壳聚糖羧化中间体与所述聚甘油的酯化反应的具体步骤包括：

26、将低聚壳聚糖羧化中间体、聚甘油混合均匀，以得到低聚壳聚糖羧化中间体和聚甘油的混合液；

27、向低聚壳聚糖羧化中间体和聚甘油的混合液中加入催化剂，低聚壳聚糖羧化中间体和聚甘油发生酯化反应，反应结束后，即得壳聚糖-聚甘油中间体。

28、缓凝型减水剂的制备方法，所述将所述壳聚糖-聚甘油中间体与氯代不饱和烃发生氨解反应的具体步骤包括：

29、将所述低聚壳聚糖酯化中间体、所述氯代不饱和烃混合均匀在20～40℃环境下发生氨解反应，反应2～8h，反应结束后即得所述不饱和壳聚糖-聚甘油单体。

30、与现有方案相比，本发明具有以下有益效果：

31、本发明中不饱和壳聚糖-聚甘油单体、不饱和酸、酯类共聚物大单体在溶剂水的环境条件下进而发生共聚反应，得到聚羧酸减水剂。在混凝土中的水泥水化过程中，不饱和壳聚糖-聚甘油单体、酯类共聚物大单体的侧链结构能产生空间位阻效应，起到分散水泥体系的效果；同时，壳聚糖-聚甘油单体上众多的羟基结构，能起到一定的缓凝效果。

32、本发明提及的缓凝型减水剂合成工艺较为简单，不需要辅以其他功能外加剂配合使用就能实现缓凝型减水剂的缓凝性能；同时，本品用更为环保的改性壳聚糖部分替代了传统减水剂原材料，且生产制备过程不产生过多有害物质，因此对环境造成的污染较小。

技术特征：

1.一种缓凝型减水剂，其特征在于，所述缓凝型减水剂结构通式为：(a)x(c)y(tpeg)z；

2.根据权利要求1所述的缓凝型减水剂，其特征在于，所述酯类共聚物大单体包括分子量为800-6000的甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物。

3.根据权利要求1所述的缓凝型减水剂，其特征在于，以重量份数计，所述缓凝型减水剂的制备原料包括：

4.一种缓凝型减水剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：

5.根据权利要求4所述的缓凝型减水剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：

6.根据权利要求4所述的缓凝型减水剂的制备方法，其特征在于，所述不饱和壳聚糖-聚甘油单体的制备方法包括步骤：

7.根据权利要求6所述的缓凝型减水剂的制备方法，其特征在于，所述以高聚壳聚糖为起始原料，将高聚壳聚糖降解为聚合度在2～40的低聚壳聚糖的具体步骤包括：

8.根据权利要求6所述的缓凝型减水剂的制备方法，其特征在于，所述通过羧基化反应将所述低聚壳聚糖上的羟甲基转化为羧甲基，形成低聚壳聚糖羧化中间体的具体步骤包括：

9.根据权利要求6所述的缓凝型减水剂的制备方法，其特征在于，所述低聚壳聚糖羧化中间体与所述聚甘油的酯化反应的具体步骤包括：

10.根据权利要求6所述的缓凝型减水剂的制备方法，其特征在于，所述将所述壳聚糖-聚甘油中间体与氯代不饱和烃发生氨解反应的具体步骤包括：

技术总结
本发明涉及一种缓凝型减水剂，缓凝型减水剂结构通式为：(A)x(C)Y(TPEG)z；其中，A、TPEG、C分别代表不饱和酸、酯类共聚物大单体、不饱和壳聚糖‑聚甘油单体。本发明在缓凝型减水剂的分子长链上引入了不饱和壳聚糖‑聚甘油单体，在满足缓凝效果的同时，减少外加剂的掺入、降低成本。

技术研发人员：林晓琛,官梦芹,林志群,李祥河,方云辉
受保护的技术使用者：科之杰新材料集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13