一种聚羧酸减水剂及其制备方法与流程

本发明涉及混凝土外加剂，具体为一种聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术：

1、掺入减水剂可以有效节约水泥用量、减少用水量、提高混凝土强度。聚羧酸减水剂具有掺量具有掺量低、保坍性好、分子结构可调控性强、生产工艺绿色环保等突出优点，广泛应用于各种建筑工程中。

2、但是，掺入减水剂，混凝土与外加剂存在适应性问题，主要体现为混凝土拌合物有时和易性差、坍落度经时损失大、掺量敏感性，为了解决混凝土保坍性和和易性，通过进行复配保坍剂、保水剂及其他可以改善性能的助剂，该方法虽然可以解决坍落度损失大的问题，但是也会带来成本高及后续凝结时间及强度的问题；还有通过使用酯类的减水剂来改善混凝土的保坍性与和易性，但是该类型的生产工艺复杂，反应温度高，生产周期较长，能耗、成本高。

3、并且现有的聚羧酸减水剂对减水剂掺量十分敏感，掺量偏低会导致混凝土初始工作性能不达标或是混凝土工作性能损失较快，掺量偏高则会导致混凝土离析、泌浆。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种对减水剂掺量敏感性低的聚羧酸减水剂及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提供一种技术方案：

3、一种聚羧酸减水剂，以重量份数计，所述聚羧酸减水剂的制备原料包括：

4、

5、

6、优选地，所述嵌段聚醚单体的结构式如下：

7、

8、其中，r为(ch2)ach3，a为1～4整数，a为2～5整数，n为1～50整数，m为1～25整数。

9、优选地，所述嵌段聚醚单体的制备步骤如下：

10、将不饱和六碳聚醚单体、乙基磺酸钠化合物和第一碱混合后，保温反应8～14h，反应温度为120～160℃，制得中间体；

11、将所述中间体加热至110～130℃，减压至0.1±0.2mpa后，加入第二碱之后，于无氧的环境下向所述中间体中加入环氧烷烃反应，反应完毕后反应体系降温至70-90℃，同时加入酸中和，即得所述嵌段聚醚单体。

12、优选地，所述不饱和六碳聚醚单体包括4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚和乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚和二乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚中的至少一种。

13、优选地，所述乙基磺酸钠化合物包括氯乙基磺酸钠、溴乙基磺酸钠和羟乙基磺酸钠中的至少一种。

14、优选地，所述吸附功能单体的结构式如下：

15、

16、优选地，所述交联单体包括甲基丙烯酸三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的至少一种。

17、优选地，所述不饱和酯包括丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、醋酸乙烯酯中的至少一种。

18、优选地，以重量份数计，所述聚羧酸减水剂的制备原料还包括：

19、硫酸亚铁0.01～0.02份。

20、本发明还提供一种聚羧酸减水剂的制备方法，包括步骤：

21、将所述嵌段聚醚单体和水搅匀溶解后加入所述不饱和酰胺、所述不饱和磺酸盐和所述氧化剂，得到混合液；

22、向所述混合液中滴加a液和b液，滴加结束后保温反应1～2h，反应结束即得所述聚羧酸减水剂；

23、其中，a液由不饱和酸、不饱和酯、交联单体和吸附功能单体配制成；

24、b液由还原剂和链转移剂配制成。

25、本发明的有益效果：

26、1、本发明通过引入嵌段聚醚单体，使聚羧酸减水剂分子结构中引入部分短侧链结构，在增强了其空间位阻效应同时降低支链密度，得到侧链分布更加均匀的聚合物，使聚羧酸减水剂拥有较好的减水性能，具有优良的低敏感性能。此外嵌段结构聚醚单体的分子链中含有大量酯基以及磺酸基，进一步增强了聚羧酸减水剂的吸附能力。

27、2、本发明的聚羧酸减水剂中引入了微交联作用的交联单体，大分子助剂分子(交联单体)在碱性环境下的水解释放出具有分散效果的大分子，从而达到缓释的效果，能大大降低混凝土出现离析或坍落度损失快等现象。且吸附功能单体中的磷酸基和氨基对水泥具有强的吸附能力，与羧酸根协同作用，有利于其对水泥的润湿、吸附，提高混凝土的分散性和流动性；

28、3、本发明的制备方法中不饱和酯类单体、不饱和酸、还原剂及水共聚所得，在聚合物分子结构中引入磺酸基、羧酸根、酯基、酰胺基。

29、其中，减水剂侧链中的嵌段聚醚大单体通过氧和减水剂主链相连接，使减水剂侧链中的聚醚大单体侧链摆动的空间阻力变小，使得减水剂侧链中的聚醚大单体的活动自由度更高，提高了减水剂侧链中的聚醚大单体的包裹性和缠绕性，因此具有较强的吸附能力；

30、同时酯基在水泥水化过程中不断的水解，继续与水泥水化产物反应，抑制ca(oh)2、aft晶核生长，减缓水化速度，延长水泥水化诱导期，从而起到提高分散保持性的作用。酰胺基在一定程度上使羧基得到了保护，降低了减水剂中羧基对水泥颗粒的初期吸附速率，在碱性环境下会逐步水解，再释放出羧基，羧基会持续缓慢地对水泥颗粒进行吸附，从而表现出良好的分散性和流动性。

31、磺酸基团能够与水泥中的钙离子发生反应，生成一种具有粘结性的网状结构，进一步提高混凝土的保坍性并且能够吸附在水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有负电荷，从而降低水泥颗粒间的斥力，起到分散、吸附作用。

32、3.本发明制备的聚羧酸减水剂具有对减水剂掺量敏感性低，高分散吸附性能，能够改善混凝土的和易性，制备快且效率高。

技术特征：

1.一种聚羧酸减水剂，其特征在于，以重量份数计，所述聚羧酸减水剂的制备原料包括：

2.根据权利要求1所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述嵌段聚醚单体的结构式如下：

3.根据权利要求2所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述嵌段聚醚单体的制备步骤如下：

4.根据权利要求3所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和六碳聚醚单体包括4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚和乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚和二乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述乙基磺酸钠化合物包括氯乙基磺酸钠、溴乙基磺酸钠和羟乙基磺酸钠中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述吸附功能单体的结构式如下：

7.根据权利要求1所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述交联单体包括甲基丙烯酸三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和酯包括丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、醋酸乙烯酯中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，以重量份数计，所述聚羧酸减水剂的制备原料还包括：

10.一种如权利要求1～9所述的任意一项所述的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：

技术总结
本发明涉及一种聚羧酸减水剂及其制备方法，一种聚羧酸减水剂，以重量份数计，所述聚羧酸减水剂的制备原料包括：嵌段聚醚单体180～300份；吸附功能单体4～8份；交联单体3～9份；饱和酰胺4～8份；不饱和酸20～32份；不饱和磺酸盐2～6份；不饱和酯8～15份；氧化剂1.5～3.0份；还原剂0.2～0.4份；链转移剂0.8～1.5份；以及水300～500份。本发明制备的聚羧酸减水剂具有对减水剂掺量敏感性低，高分散吸附性能，能够改善混凝土的和易性，且无不良影响、适合性广，制备快且效率高。

技术研发人员：王昭鹏,方云辉,周龙杰,赖华珍,陈展华,郭元强,潘志峰,邱岳涛,赵海能,蔡昌贺
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：2024/3/4