一种聚羧酸减水剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种聚羧酸减水剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 减水剂是目前研究和应用最广泛的一种混凝土外加剂，可以使混凝土拌合物的流 动度大大提高，或者在保持相同流动性的情况下大幅度减少混凝土拌合物的用水量，外加 剂已成为混凝土中除水泥、砂、石、水以外的第五种重要组成部分。聚酯聚羧酸减水剂的出 现，扩大了混凝土的适用范围。聚酯聚羧酸减水剂是梳型结构聚合物，由阴离子(聚羧酸)和 侧链(聚乙二醇)组成，通常被称为聚羧酸系高效/高性能减水剂。在混凝土中掺加聚羧酸减 水剂，能够减小或全部避免水泥颗粒的凝聚，使被包裹于水泥絮凝颗粒中的拌合水被释放 出来，润滑颗粒，从而在减少用水量的同时提高混凝土的流动性。聚羧酸作为新一代减水 剂，具有掺量低、保坍性能好、混凝土收缩率低、分子结构可调性强、生产工艺简单和对环境 的友好等优点。被公认为是混凝土外加剂今后的发展方向。
[0003] 聚羧酸减水剂在使用过程中仍然存在以下三个问题：
[0004] 第一、普通的聚羧酸减水剂对混凝土骨料含泥量十分敏感。骨料是混凝土的主要 成分，占混凝土体积总量的70-80 %，其性质的好坏将直接影响到新拌混凝土和硬化后混凝 土的性能，如和易性、强度、耐久性等。
[0005] 第二、普通的聚羧酸减水剂存在对不同水泥体系相容性问题。同一种聚羧酸减水 剂用于不同水泥体系时，会表现出不同的分散性及分散性保持能力，不仅初始流动度不同， 流动度随时间变化规律也不相同。
[0006] 第三、现有聚羧酸减水剂合成中大多采用醚类大单体与丙烯酸、马来酸酐等小单 体共聚合成，所用的醚类大单体皆为同种类的单一大单体，无法进行性能互补，靠后期复配 需求有很多局限性，难以满足客户需求。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种聚羧酸减水剂。
[0008] 本发明的另一目的在于提供上述聚羧酸减水剂的制备方法。
[0009] 本发明的具体技术方案如下：
[0010] 一种聚羧酸减水剂，pH为6.8~7.2,含固量为38~43%，并由如下重量份的组分制 成:平均分子量为1900~2800的甲基稀丙基聚氧乙稀酿60~110重量份，平均分子量为1900 ~2800的异戊烯基聚氧乙烯醚40~90重量份、平均分子量为600~1600的烯丙醇聚氧乙烯 醚20~50重量份、平均分子量为70~120的不饱和羧酸或其衍生物110~210重量份、马来酸 酐20~50重量份、氧化剂0.5~5.6重量份、还原剂0.3~1.2重量份、链转移剂0.4~1.9重量 份、360~746重量份水和适量48 %氢氧化钠溶液。
[0011] 在本发明的一个优选实施方案中，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚的结构式如下：
[0012]
[0013] 其中，n = 43~61，其平均分子量为1964~2756。
[0014] 在本发明的一个优选实施方案中，所述异戊烯基聚氧乙烯醚的结构式如下：
[0015]
[0016] 其中，n = 43~61，其平均分子量为1980~2772。
[0017] 在本发明的一个优选实施方案中，所述烯丙醇聚氧乙烯醚的结构式如下：
[0018]
[0019] 其中，n = 14~31，其平均分子量为674~1510。
[0020] 在本发明的一个优选实施方案中，所述不饱和羧酸或其衍生物为丙烯酸、马来酸 酐或丙烯酸羟乙酯。
[0021 ]在本发明的一个优选实施方案中，所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾或 过硫酸钠。
[0022]在本发明的一个优选实施方案中，所述还原剂为维生素 C或磷酸一氢盐。
[0023]在本发明的一个优选实施方案中，所述链转移剂为巯基乙酸、巯基丙酸。
[0024] -种上述聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：
[0025] (1)按重量份称取各组分，取还原剂、链转移剂和65~120重量份水配制成第一溶 液；
[0026] (2)在反应装置中，加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚、异戊烯基聚氧乙烯醚、烯丙醇聚 氧乙烯醚和适量水，在常温(2~35 °C)下搅拌混合溶解；
[0027] (3)在步骤(2)的物料中加入马来酸酐，搅拌溶解后再加入氧化剂；
[0028] (4)在150~240min的时间内分别滴加不饱和羧酸或其衍生物和第一溶液，再于30 °(：~45°(：下保温1~311进行聚合反应，最后用适量48%氢氧化钠溶液中和至?!1 = 6.8~7.2， 即得所述聚羧酸减水剂。
[0029]本发明的有益效果是:本发明将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、异戊烯基聚氧乙烯醚、烯 丙醇聚氧乙烯醚三种不同活性的单体进行混合共聚、链结构互为补充，同时加入缓释型小 单体马来酸酐以改善保坍性，选择氧化还原体系产生自由基使聚合反应可在常温进行，从 而提供一种能有效提高聚羧酸减水剂综合性能、易于工业化的三种结构的聚醚大单体组合 制备聚羧酸减水剂的方法，得到的产物为高减水高保坍的聚羧酸减水剂。
【具体实施方式】
[0030] 以下通过【具体实施方式】对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
[0031] 下述实施例中：
[0032] 甲基烯丙基聚氧乙烯醚的结构式如下：
[0033]
[0034] 其中，n = 43~61，其平均分子量为1964~2756。
[0035]异戊烯基聚氧乙烯醚的结构式如下：
[0036]
[0037] 其中，n = 43~61，其平均分子量为1980~2772。
[0038]烯丙醇聚氧乙烯醚的结构式如下：
[0039]
[0040] 其中，n = 14~31，其平均分子量为674~1510。
[0041 ] 实施例1
[0042] (1)反应釜中，加入110重量份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、40重量份异戊烯基聚氧乙 烯醚、20重量份烯丙醇聚氧乙烯醚和400重量份水，在常温(2~35 °C)下搅拌混合溶解；
[0043] (2)向步骤（1)的物料中加入21重量份马来酸酐，搅拌溶解后再加1.2重量份入过 氧化氢；
[0044] (3)在160min的时间内向步骤(2)的物料中分别滴加150重量份丙烯酸和第一溶液 (由0.8重量份磷酸一氢盐、1.3重量份巯基丙酸和95重量份水配制而成），再在30°C~45°C 下保温2h进行聚合反应，然后用48%氢氧化钠溶液中和至pH = 6.8~7.2,即制得所述聚羧 酸减水剂，含固量为38~43 %。
[0045] 实施例2
[0046] (1)反应釜中，加入100重量份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、50重量份异戊烯基聚氧乙 烯醚、20重量份烯丙醇聚氧乙烯醚和400重量份水，在常温(2~35 °C)下搅拌混合溶解；
[0047] (2)向步骤（1)的物料中加入21重量份马来酸酐，搅拌溶解后再加1.2重量份入过 硫酉支钱；
[0048] (3)在180min的时间内向步骤(2)的物料中分别滴加145重量份丙烯酸和第一溶液 (由0.85重量份维生素 C、1.4重量份巯基乙酸和88重量份水配制而成），再在30°C~45°C下 保温2.5h进行聚合反应，然后用48%氢氧化钠溶液中和至pH=6.8~7.2,即制得所述聚羧 酸减水剂，含固量为38~43 %。
[0049] 实施例3
[0050] (1)反应釜中，加入90重量份