一种聚羧酸减水剂及其制备方法与应用

技术领域

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与应用。

背景技术

近年来，聚羧酸减水剂由于原材料供应方便、生产工艺简单和产品稳定等特点受到生产者和使用者的欢迎，聚羧酸减水剂也因此得到了飞速发展。与传统的高效减水剂相比，聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、分子结构灵活等优点，已成为我国工程建设领域应用最广的减水剂。

由于水泥生产中掺合料、水泥细度、粉磨工艺、石膏种类等因素的影响，在工地中经常会出现这种情况：水泥净浆流动度出现反增长现象，这使混凝土使用过程中出现初始坍落度小，但到了施工现场反而出现混凝土坍落度反增长情况，严重时还会出现泌水现象。

因此，迫切需要研究一种具有高分散和高坍损性能的聚羧酸减水剂。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高坍损聚羧酸减水剂及其制备方法和其在硅酸盐水泥或以硅酸盐水泥为胶凝材料的混凝土中的应用。本发明得到的聚羧酸减水剂具有高分散和高坍损性能，可进一步解决混凝土后置泌水问题。

为此，本发明第一方面提供了一种聚羧酸减水剂，其包括以下重量份数的原料：

甲基烯丙基聚氧乙烯醚70-90份、丙烯酸5-12份、引发剂1-2份、还原剂0.1-0.3份、链转移剂2-4份、PH调节剂2-5份和水130-150份。

根据本发明的一些实施方式，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为4000-5000。

根据本发明的一些实施方式，所述氧化剂选自双氧水或过硫酸铵。

根据本发明的一些优选实施方式，所述双氧水的质量浓度为35％。

根据本发明，所述水可以为去离子水。

根据本发明的一些实施方式，所述还原剂为抗坏血酸和/或甲醛次硫酸氢钠。

根据本发明的一些实施方式，所述链转移剂选自巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇、甲基丙烯磺酸钠和次磷酸钠中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，所述PH调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾。

根据本发明，所述聚羧酸减水剂还可以根据性能需要包括添加剂例如消泡剂、激发剂等。

本发明第二方面提供了一种如本发明第一方面所述的聚羧酸减水剂的制备方法，其包括以下步骤：

S1，将甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水混合，得第一混合液；

S2，向第一混合液中加入引发剂，后滴加A液和B液，反应得第二混合液，

S3，用PH调节剂和任选的水调节第二混合液PH至6-7，得聚羧酸减水剂；

其中，所述A液为丙烯酸和水的混合液，所述B液为还原剂、链转移剂和水的混合液。

根据本发明的一些实施方式，步骤S1中，所述第一混合液中甲基烯丙基聚氧乙烯醚完全溶解。

根据本发明的一些实施方式，步骤S2中，A液和B液的滴加时间为90-180min，B液晚于A液30min滴完，优选匀速滴加。

根据本发明的一些实施方式，步骤S2中，所述反应的时间为90-150min，在一些实施例中，所述反应的时间为2h。

根据本发明的一些实施方式，步骤S2中，所述反应的温度为30-50℃。

根据本发明的一些实施方式，步骤S3中，所得聚羧酸减水剂的固含量为35％-50％，优选35％-45％。

根据本发明的一些实施例，所述制备方法包括以下具体步骤：

(1)A、B液的配置：将丙烯酸和去离子水混合均匀作为A液；将链转移剂、还原剂和去离子水混和均匀作为B液，备用；

(2)将甲基烯丙基聚氧乙烯醚和去离子水混合，搅拌使甲基烯丙基聚氧乙烯醚完全溶解，得混合液；

(3)向步骤(2)所得混合液中加入引发剂，搅拌10min后开始匀速滴加A液和B液，A液滴加时间为90min，B液滴加时间为120min，B液晚于A液30min滴完，滴加结束后反应120min，得反应溶液；

(4)向步骤(3)所得反应溶液中加入适量去离子水和固体NaOH调节pH至6～7，得到固含量为35～50％的聚羧酸减水剂。

本发明第三方面提供了一种如本发明第一方面所述的聚羧酸减水剂或根据本发明第二方面所述的方法制备的聚羧酸减水剂在硅酸盐水泥或以硅酸盐水泥为胶凝材料的混凝土中的应用。

根据本发明的一些实施方式，所述聚羧酸减水剂用于硅酸盐水泥的固掺量为0.1％-0.5％。

根据本发明，所述聚羧酸减水剂可以根据实际应用需要调整加入使用的方法，例如在使用时加水调配等。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过用高分子量的甲基烯丙基聚氧乙烯醚单体增加减水剂侧链长度，提高了减水剂分散性能，在氧化还原体系下，通过链转移剂控制主链长度，得到的聚羧酸减水剂特别在用于硅酸盐水泥或以硅酸盐水泥为胶凝材料的混凝土时具有高分散能力和高坍损性能，可以解决一些工地上混凝土坍落度反增长，甚至泌水的问题。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例来详细说明本发明，这些实施例仅用于说明本发明，而不应被视作限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用试剂、仪器或材料未注明生产厂商者，均为可以通过市购或用已知生产方法获得的常规产品。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

实施例1

1)配置滴加液A、B：将7份丙烯酸和20份去离子水混匀作为滴加液A；将0.12份抗坏血酸还原剂、2份巯基丙酸链转移剂和20份去离子水混匀作为滴加液B，备用；

2)将85份甲基烯丙基聚氧乙烯醚单体(分子量4000)和70份去离子水加入反应釜中，搅拌直至甲基烯丙基聚氧乙烯醚单体完全溶解后，加入1份35％双氧水后搅拌10分钟，然后匀速滴加A液、B液，A液滴加时间为1.5h，B液滴加时间为2h，B液滴加结束继续反应2h，得反应液；

3)加入2.5份固体氢氧化钠和33份去离子水配制的中和剂溶液，调节反应液pH至6.0，得到聚羧酸减水剂母液A，测得固含量为39.8％。

实施例2

1)配置滴加液A、B：将8.5份丙烯酸和20份去离子水混匀作为滴加液A；将0.12份抗坏血酸还原剂、2份巯基乙酸链转移剂和20份去离子水混匀作为滴加液B，备用；

2)将85份甲基烯丙基聚氧乙烯醚单体(分子量4000)和70份去离子水加入反应釜中，搅拌直至甲基烯丙基聚氧乙烯醚单体完全溶解后，加入1份35％双氧水后搅拌10分钟，然后匀速滴加A液、B液，A液滴加时间为1.5h，B液滴加时间为2h，B液滴加结束继续反应2h，得反应液；

3)加入3份固体氢氧化钠和36份去离子水配制的中和剂溶液，调节反应液pH至6.3，得到聚羧酸减水剂母液B，测得固含量为39.6％。

实施例3

1)配置滴加液A、B：将7份丙烯酸和20份去离子水混匀作为滴加液A；将0.12份甲醛次硫酸氢钠还原剂、2份巯基乙酸链转移剂和20份去离子水混匀作为滴加液B，备用；

2)将85份甲基烯丙基聚氧乙烯醚单体(分子量4000)和70份去离子水加入反应釜中，搅拌直至甲基烯丙基聚氧乙烯醚单体完全溶解后，加入1份35％双氧水后搅拌10分钟，然后匀速滴加A液、B液，A液滴加时间为1.5h，B液滴加时间为2h，B液滴加结束继续反应2h，得反应液；

3)加入2.5份固体氢氧化钠和36份去离子水配制的中和剂溶液，调节反应液pH至6.4，得到聚羧酸减水剂母液C，测得固含量为39.6％。

实施例4

1)配置滴加液A、B：将8份丙烯酸和20份去离子水混匀作为滴加液A；将0.12份抗坏血酸还原剂、2份甲基丙烯磺酸钠链转移剂和20份去离子水混匀作为滴加液B，备用；

2)85份甲基烯丙基聚氧乙烯醚单体(分子量4000)和70份去离子水加入反应釜中，搅拌直至甲基烯丙基聚氧乙烯醚单体完全溶解后，加入1份35％双氧水后搅拌10分钟，然后匀速滴加A液、B液，A液滴加时间为1.5h，B液滴加时间为2h，B液滴加结束继续反应2h，得反应液；

3)加入2.5份固体氢氧化钠和37份去离子水配制的中和剂溶液，调节反应液pH至6.5，得到聚羧酸减水剂母液D，测得固含量为39.8％。

性能测试

将实施例、对比例参照T8076-2008《混凝土外加剂》试验现场测试某搅拌站砂石料，水泥掺本发明产品A、B、C、D与市售聚羧酸减水剂进行对比，初始坍落度及1小时坍落度结果如表1所示。

所用水泥为掺市售聚羧酸减水剂时水泥净浆流动度有明显反增现象的P.O42.5水泥。

所述市售聚羧酸减水剂(上海三瑞高分子材料股份有限公司，型号：VIVID651，含量50％)。

表1性能测试结果

表1结果可以看出，掺市售减水剂的混凝土坍落度、扩展度1小时后有明显的反增长情况，而掺本发明聚羧酸减水剂产品A、B、C、D的混凝土坍落度、扩展度1小时后都未出现增长，可以解决一些工地由于水泥原因导致混凝土坍落度反增长，甚至泌水的问题。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不对本发明构成任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性的词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可以扩展至其它所有具有相同功能的方法和应用。