一種緩釋型聚羧酸減水劑及其製備方法

2023-10-29 02:44:47

專利名稱：一種緩釋型聚羧酸減水劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種緩釋型聚羧酸減水劑，屬於建築材料領域。
背景技術：
與萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸鹽等高效減水劑相比較，聚羧酸減水劑具有更為優異的性能，例如摻量低、減水率高、新拌混凝土流動性及保坍性好、低收縮、增強潛力大、環境友好等特點，已成為近些年減水劑發展與應用的方向。由於國內水泥品種眾多且水泥品質波動較大、混凝土砂石料品質較差(含泥量和含石粉量很高以及某些機制砂品質很差)等眾多原因，採用通用型聚羧酸減水劑所配置的混凝土也會出現一些問題，其中最主要的問題就是坍落度經時損失過大，尤其是長時間長距離運輸時，就會導致混凝土坍落度損失很快，這不但影響施工還會極大的影響混凝土的性能及質量。為了解決以上問題，已有的解決方案所採用的方法是復配一些緩凝劑和保水劑，但該方法效果不明顯且適應性較差，復配不善還可能影響混凝土性能。

發明內容
針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種緩釋型聚羧酸減水劑，可以安全有效地解決混凝土坍落度損失的問題，具有良好的應用效果和市場前景。為實現上述目的，本發明是通過下述技術方案實現的:一種緩釋型聚羧酸減水劑，是一種聚羧酸減水劑溶液，包含:聚合物水溶液:由三種成分聚合而成:A聚氧乙烯 醚或聚氧丙烯醚的水溶液；B丙烯酸和/或甲基丙烯酸和/或衣康酸，和/或三者的酯；C丙烯磺酸鈉和/或甲基丙烯磺酸鈉；鹼性水溶液，用於中和聚合物水溶液。如本領域技術人員所知，聚合反應，為了保證持續進行和聚合鏈的擴展，所述聚合物水溶液的形成過程為:在A成分中加入B成分、C成分，通過引發劑、鏈轉移劑、交聯劑進行聚合反應。其中所用的引發劑、鏈轉移劑、交聯劑是為了保證聚合反應持續、順利進行的輔料。上述的減水劑，經過申請人實驗證明，單獨採用本發明的緩釋型聚羧酸減水劑配製的混凝土，當20wt%濃度的該減水劑摻量為水泥重量的I %時，混凝土拌合物坍落度可達16cm，Ih坍落度可增至21cm，2h基本無明顯損失；與通用型聚羧酸減水劑復配，可以實現混凝土拌合物坍落度可達20cm，Ih坍落度基本無損有所失甚至增長；混凝土表面無泌水線、無大氣泡、色差小、混凝土外觀質量好；鹼含量低；不含氯離子，對鋼筋無腐蝕性；產品適應性強，適應於多種規格、型號的水泥。本發明的減水劑，產品性能穩定，長期貯存不分層、無沉澱；產品無毒無汙染，不含甲醛，對環境安全等優點。相應的，本發明提供了上述減水劑的製備方法，包括下述步驟:
在A成分中加入B成分、C成分，加入引發劑、鏈轉移劑，在60 80°C進行聚合反應，保溫反應一段時間後降溫至60°C，加入交聯劑，保溫反應lh，降至40°C再用鹼性溶液中和到pH = 6 7，即得聚羧酸減水劑溶液。上述步驟中，反應的時間是可以根據反應的實際情況有本領域技術人員靈活掌握的，優選的，引發劑在90 180min加完;聚合反應時間為6±0.5h。上述的製備方法，利用聚氧乙(丙)烯醚水溶液中加入(甲基)丙烯酸或衣康酸及其酯和甲基丙烯磺酸鈉共聚，在反應的過程中無需氮氣保護，反應溫度較為穩定，加料程序簡單，反應條件易於控制，簡化了製備工藝，提高了生產效率，降低了生產成本。在本發明的進一步詳述和具體實施中，公開了所用的各種成分的優選類型，以便更好、更清楚的描述本發明，然而這種詳細描述並不構成對本發明的特別限制，不依靠這些細節信息而採用本發明技術領域其他通用的化學材料，只要其符合本發明上述對各組成成分名稱所做的限定，依舊屬於本發明的保護範圍。其中，所述鹼性水溶液為金屬離子的鹼性水溶液，如氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀水溶液、氨水等，優選的為氫氧化鈉水溶液，通過氫氧化鈉水溶液將將聚合物水溶液中和至pH為6 7。其中，所述引發劑用於引發單體進行聚合反應，優選過硫酸銨和/或過硫酸鈉。其中，鏈轉移劑用於與活性鏈發生鏈轉移反應、且生成新活性鏈，優選為巰基乙酸和/或巰基丙酸。其中，交聯劑用於使聚合物相互鍵合交聯成網絡結構，優選為多元醇和/或多元胺，包括但不限於乙二醇、丙 三醇、3，3』 一二氯_4，4 『:二苯基甲烷二胺(M0CA)、丙二醇雙-(4，4』 一二氨基)苯甲酸酯等中的一種或一種以上的混合物。在本發明的更進一步詳述和具體實施中，公開了所用的各種成分的優選用量，以便更好、更清楚的描述本發明，然而這種詳細描述並不構成對本發明的特別限制，不依靠這些特別用量限定，而是加入其他量的單體、輔料等，反應也是可以順利進行的，申請人在下述中提供的用量是各成分的較佳或最佳用量。既能保證反應快速順利進行，又儘可能避免了多餘的原料浪費。對於各成分用量的變換依舊屬於本發明的保護範圍。其中，在本發明的減水劑及其製備方法中，各成分的用量比為:A成分與B成分的摩爾比為1: 1.0 15 ;C成分與B成分的摩爾比為1: 2.0 9.0;引發劑用量為麼、8、〇摩爾數和的;鏈轉移劑為A、B、C摩爾數和的1% 3% ;交聯劑為A、B、C摩爾數和的0.1 % 8%，均以摩爾量計。優選的，A成分與B成分的摩爾比為1: 6 ;C成分與B成分的摩爾比為1: 5.0。優選的，引發劑用量為A、B、C摩爾數和的2.5% ;鏈轉移劑的用量為A、B、C摩爾數和的1.9% ;交聯劑的用量為A、B、C摩爾數和的2.0%。本發明的減水劑以及製備方法，可以得到不同濃度的緩釋型聚羧酸減水劑，優選的是通過各成分用量調整，所得緩釋型聚羧酸減水劑質量濃度為45%。本發明的減水劑採用不飽和聚醚多元醇醚作為活性功能大單體，並選擇有相應聚羧酸基團的不飽和小單體及相關助劑，在水溶性體系中通過自由基聚合，所得到是一種緩釋型聚羧酸減水劑，可以安全有效地解決混凝土坍落度損失的問題，效果良好。
具體實施例方式在下述實施例中,所述份數為質量份數。實施例1:將分子量為2400的聚氧乙烯醚120.00份和水115.71份，放入反應容器中，升溫，在65±5°C溫度下，攪拌使反應物完全溶解，再向容器中滴加溶有丙烯酸14.4份+甲基丙烯磺酸鈉8.64份+13份甲基丙烯酸酯+質量百分比為10%的疏基丙酸溶液10.00份的水溶液與5%過硫酸銨溶液60.00份，控制滴加速度，分別在150± 10分鐘和180± 10分滴完，保持溫度在65±5°C,繼續反應I小時。降溫至60±5°C加入2.4份,冷卻後再加入約30%氫氧化鈉溶液5份調節PH = 6.5±0.5，得到本發明的45%聚羧酸高性能混凝土減水劑。實施例2將分子量為2400的聚氧乙烯醚120.00份和水115.71份，放入反應容器中，升溫，在65±5°C溫度下，攪拌使反應物完全溶解，再向容器中滴加溶有丙烯酸14.4份+甲基丙烯磺酸鈉8.64份+10.4份甲基丙烯酸酯+質量百分比為10%的疏基丙酸溶液10.00份的水溶液與5%過硫酸銨溶液60.00份和，控制滴加速度，分別在150±10分鐘和180±10分滴完，保持溫度在65±5°C，繼續反應I小時。降溫至60±5°〇加入2.4份，冷卻後再加入約30%氫氧化鈉溶液5份調節PH = 6.5±0.5，得到本發明的45%聚羧酸高性能混凝土減水劑。實施例3將分子量為2400的聚氧乙烯醚120.00份和水118.89份，放入反應容器中，升溫，在65±5°C溫度下，攪拌使反應物完全溶解，再向容器中滴加溶有丙烯酸14.4份+甲基丙烯磺酸鈉8.64份+15.6份甲基丙烯酸酯+質量百分比為10%的疏基丙酸溶液10.00份的水溶液與5%過硫酸銨溶液60.00份和，控制滴加速度，分別在150±10分鐘和180±10分滴完，保持溫度在65±5°C，繼續反應I小時。降溫至60±5°〇加入2.4份，冷卻後再加入約30%氫氧化鈉溶液5份調節PH = 6.5±0.5，得到本發明的45%聚羧酸高性能混凝土減水劑。本發明給出的上述聚羧酸減水劑，實例檢測結果如下:淨漿流動度測試(GB/T8077-2000):採用基準水泥，按照GB/T8077-2000測試水泥淨漿流動度。結果見表1，其中，PC-1、PC-2、PC-3、PC(通用型)分別表示實施例1、2、3製備的減水劑和市場上銷售的通用型聚羧酸減水劑。表I基準水泥淨漿流動度經時變化(試驗溫度30°C )
權利要求
1.一種緩釋型聚羧酸減水劑，是一種聚羧酸減水劑溶液，其特徵在於包含:聚合物水溶液:由三種成分聚合而成:A聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚的水溶液；B丙烯酸和/或甲基丙烯酸和/或衣康酸，和/或三者的酯；C丙烯磺酸鈉和/或甲基丙烯磺酸鈉；鹼性水溶液，用於中和聚合物水溶液。
2.根據權利要求1所述的緩釋型聚羧酸減水劑，其特徵在於所述聚合物水溶液的形成過程為:在A成分中加入B成分、C成分，通過引發劑、鏈轉移劑、交聯劑進行聚合反應。
3.根據權利要求1所述的緩釋型聚羧酸減水劑，其特徵在於所述鹼性水溶液為氫氧化鈉水溶液，用於將聚合物水溶液中和至pH為6 7。
4.根據權利要求2所述 的緩釋型聚羧酸減水劑，其特徵在於所述引發劑為過硫酸銨和/或過硫酸鈉，鏈轉移劑為巰基乙酸和/或巰基丙酸，交聯劑為多元醇和/或多元胺。
5.根據權利要求2所述的緩釋型聚羧酸減水劑，其特徵在於其中各成分的用量比為:A成分與B成分的摩爾比為1: 1.0 15 ;C成分與B成分的摩爾比為1: 2.0 9.0;引發劑用量為A、B、C摩爾數和的;鏈轉移劑為A、B、C摩爾數和的;交聯劑為A、B、C摩爾數和的0.1 % 8%，均以摩爾量計。
6.根據權利要求5所述的緩釋型聚羧酸減水劑，其特徵在於A成分與B成分的摩爾比為1: 6 ;C成分與B成分的摩爾比為1: 5.0。
7.根據權利要求5所述的緩釋型聚羧酸減水劑，其特徵在於引發劑用量為A、B、C摩爾數和的2.5% ;鏈轉移劑的用量為A、B、C摩爾數和的1.9% ;交聯劑的用量為A、B、C摩爾數和的2.0%。
8.權利要求1所述的緩釋型聚羧酸減水劑的製備方法，包括下述步驟:在A成分中加入B成分、C成分，加入引發劑、鏈轉移劑，在60 80°C進行聚合反應，保溫反應一段時間後降溫至60°C，加入交聯劑，保溫反應lh，降至40°C再用鹼性溶液中和到pH = 6 7，即得聚羧酸減水劑溶液。
9.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於引發劑在90 ISOmin加完；聚合反應時間為6±0.5h。
10.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於所得緩釋型聚羧酸減水劑濃度為45%。
全文摘要
本發明公開了一種緩釋型聚羧酸減水劑，是一種聚羧酸減水劑溶液，包含聚合物水溶液由三種成分聚合而成A.聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚的水溶液；B.丙烯酸和/或甲基丙烯酸和/或衣康酸，和/或三者的酯；C.丙烯磺酸鈉和/或甲基丙烯磺酸鈉；鹼性水溶液，用於中和聚合物水溶液。本發明的緩釋型聚羧酸減水劑鹼含量低、坍落度保持性優異，用於混凝土操作省力，水泥拌合物具有高流動性和高保坍性以及良好的和易性，並且生產工藝簡單，反應條件容易控制，無環境汙染。
文檔編號C08F283/06GK103214206SQ201310132908
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月17日 優先權日2013年4月17日
發明者楊曉峰, 王虎群, 熊衛鋒 申請人:嶽陽東方雨虹防水技術有限責任公司, 北京東方雨虹防水技術股份有限公司