一種高保水率的混凝土養護劑及其製備方法
2023-10-06 17:40:29 1
專利名稱：一種高保水率的混凝土養護劑及其製備方法
一種高保水率的混凝土養護劑及其製備方法技術領域
本發明屬於建築材料領域，具體涉及一種高保水率的混凝土養護劑及其製備方法。
背景技術：
混凝土養護是混凝土施工的一個重要環節，合適的養護能夠大幅度提高混凝土的耐久性、強度、耐磨性、體積穩定性以及抗凍融性等性能。混凝土的養護方法主要包括噴霧灑水養護、溼的覆蓋物養護(例如粗麻布、棉席和毯子等)、塑料膜養護和成膜養護劑養護。 目前混凝土養護常用的方法還是溼覆蓋物養護和噴水養護，主要原因是成膜養護劑的養護效果無法滿足實際需要，即在7天內混凝土表面的相對溼度要保持在80%以上。按照建材行業標準(JC-901-2002)和美國材料與試驗協會標準(ASTM C156-03),高性能養護劑在高溫低溼條件下，72小時內保水率要達到90%，每平方米失水要小於550克。國內目前市售混凝土養護劑主要包括兩種1，如專利200510026315公開的，利用鹼性矽酸鹽，通過提高混凝土密實度達到養護目的的養護劑，但是其保水率較低，已逐漸被市場淘汰；2，通過苯丙乳液復配其他無機填料，如專利200810124748. 7公開的養護劑，主要利用苯丙乳液在混凝土表面形成緻密的高分子薄膜，來阻礙混凝土表面的水分蒸發。但是由於傳統苯丙乳液是通過苯乙烯和丙烯酸酯類單體共聚得到，分子結構是線性的，膜結構疏鬆，因此水蒸氣在膜中的傳輸速率較大，導致製備得到的養護劑保水率在75%左右，很難滿足高保水率的要求 (>90% )，嚴重製約了成膜養護劑的推廣使用。
技術內容
本發明提供了一種高保水率的混凝土養護劑及其製備方法。
為解決上述技術問題，本發明的技術方案是
一種高保水率的混凝土養護劑的製備方法，包括如下步驟
Ajf 40-80份苯乙烯和20-60份丙烯酸酯類單體製備為乳液，所述份數為質量份數；
B、向步驟A所得乳液中滴加質量濃度為1-2%的第一引發劑溶液，所述第一引發劑溶液的用量為步驟A所得乳液質量的18-25% ；
C、將10-5份苯乙烯、50-90份丙烯酸酯類單體、1_2份丙烯酸和質量濃度為1_3% 的第二引發劑溶液滴加到步驟B所得的物料中，滴加完後繼續反應l_3h，得聚合物乳液，所述第二引發劑溶液的用量為步驟A所得乳液質量的28-38%，所述份數為質量份數；
D、將30-70%的步驟C所得的聚合物乳液、1-3%的成膜助劑、1-3%的增塑劑、 1-2%的消泡劑、1-3%的流平劑和餘量的水混勻，得高保水率的混凝土養護劑。
上述第一引發劑溶液和第二引發劑溶液的主要區別為濃度不同，兩者所用的乳化劑可以相同，也可以不同。成膜助劑、增塑劑、消泡劑和流平劑均可採用現有技術中常規的試劑，優選為成膜助劑為醇酯-12，增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯，流平劑為氟碳流平劑，消泡劑為正辛醇。
為了提高反應效率，同時保證產品的保水率，步驟B和步驟C均在70_90°C下進行， 滴加時間均為40-60min。
為了提高產品的保水率，同時降低成本、保證原料的方便易得，步驟A和步驟C中丙烯酸酯類單體均為甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸辛酯，丙烯酸辛酯，甲基丙烯酸異辛酯，丙烯酸異辛酯， 甲基丙烯酸十二酯或丙烯酸十二酯中的一種或者兩種以上任意配比的混合物。
為了進一步提高產品的保水率，步驟A中，苯乙烯為50-70份，丙烯酸酯類單體為 30-50份；步驟C中，苯乙烯為20-40份，丙烯酸酯類單體為60-80份。
為了提高產品的保水率，同時保證聚合物乳液的分散性、穩定性等性能，步驟C所得聚合物乳液的質量固含量為40-60%。
為了得到性能優異的乳液，步驟A中，製備乳液所用的乳化劑為壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸鈉質量比為(8:1) - (10:1)的復配物。
為了保證聚合效率，步驟B和步驟C中的引發劑溶液為過硫酸鉀溶液。
由上述的高保水率的混凝土養護劑的製備方法所製備的高保水率的混凝土養護劑。
本發明提供的混凝土養護劑的製備方法，製得的聚合物乳液具有典型的核殼結構，且核和殼的化學結構容易控制，生產過程簡便.與傳統苯丙乳液相比，成膜速率快， 結構緻密，保水率得到了大幅度提升，在20%的固含量時，保水率可達到95%以上。
具體實施方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。
各實施例中，高性能混凝土養護劑保水率測試按照建材行業標準JC901-2002《水泥混凝土養護劑》。
實施例I
( I)核殼聚合物乳液製備
攪拌條件下，用2. 7g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 3g十二烷基硫酸鈉和20g水溶液，乳化IOg苯乙烯和15g甲基丙烯酸丁酯，製備得到穩定的核單體乳液；將0. 15g過硫酸鉀溶解於IOg水中，並在75°C條件下，滴加到配置好的核單體乳液中，40min滴加完成，製備得到聚合物核乳液；隨後85°C下，將(I) 2. 5g苯乙烯、22. 5g甲基丙烯酸丁酯和Ig丙烯酸； (2) O. 35g過硫酸鉀溶解於15. 5g水，同步滴加到核乳液中，製備殼乳液，Ih滴加完全，繼續保溫反應I. 5h，製備得到具有核殼結構的聚合物乳液。
(2)將30g的聚合物乳液，Ig的成膜助劑醇酯-12，3g的增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯， 2g的氟碳流平劑(杭州仁杉化工有限公司FWT氟碳潤溼流平劑，下同)，Ig的消泡劑正辛醇和63g的水均勻，製得高保水率的混凝土養護劑，測試其固含量為15%，72h保水率為86%。
實施例2
( I)核殼聚合物乳液製備
攪拌條件下，用2. 7g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 3g十二烷基硫酸鈉和20g水溶液，乳化15g苯乙烯和15g甲基丙烯酸丁酯，製備得到穩定的核乳液；將0. Ig過硫酸鉀溶解於10. 05g水中，並在85°C條件下，滴加到配置好的核乳液中，Ih滴加完成，製備得到聚合物核乳液；隨後85°C條件下，將(l)4g苯乙烯、12g甲基丙烯酸丁酯、4g甲基丙烯酸十二酯和 I. 5g丙烯酸；(2) O. 35g過硫酸鉀溶解於15g水，同步滴加到核乳液中，製備殼乳液，40min 滴加完全，繼續保溫反應2h，製備得到具有核殼結構的聚合物乳液。
(2)將40g的聚合物乳液，2g的成膜助劑醇酯-12，Ig的增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯， Ig的氟碳流平劑，Ig的消泡劑正辛醇和55g的水均勻，製得高保水率的混凝土養護劑，測試其固含量為20%，72h保水率為95%。
實施例3
(I)核殼聚合物乳液製備
攪拌條件下，用2. 67g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 33g十二烷基硫酸鈉和20g水溶液，乳化12g苯乙烯，2g丙烯酸甲酯和6g甲基丙烯酸丁酯，製備得到穩定的核乳液；將O.15g過硫酸鉀溶解於IOg水中，並在75°C條件下，滴加到配置好的核乳液中，50min滴加完成，製備得到聚合物核乳液；隨後85°C條件下，將(l)9g苯乙烯、21g甲基丙烯酸丁酯和2g 丙烯酸；(2)0. 15g過硫酸鉀溶解於14. 7g水，同步滴加到核乳液中，製備殼乳液，Ih滴加完全，繼續保溫反應3h，製備得到具有核殼結構的聚合物乳液。
(2)將50g的聚合物乳液，2g的成膜助劑醇酯-12，Ig的增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯， Ig的氟碳流平劑，I. 5g的消泡劑正辛醇和44. 5g的水均勻，製得高保水率的混凝土養護劑， 測試其固含量為25%，72h保水率為92%。
實施例4
( I)核殼聚合物乳液製備
攪拌條件下，用2. 7g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 3g十二烷基硫酸鈉和20g水溶液，乳化21g苯乙烯和9g甲基丙烯酸丁酯，製備得到穩定的核乳液；將O. 2g過硫酸鉀溶解於9. 95g水中，並在80°C條件下，滴加到配置好的核乳液中，Ih滴加完成，製備得到聚合物核乳液；隨後80°C條件下，將(I) Sg苯乙烯、IOg甲基丙烯酸丁酯、2g丙烯酸辛酯和Ig丙烯酸；(2)0. 47g過硫酸鉀溶解於15. 38g水，同步滴加到核乳液中，製備殼乳液，50min滴加完全，繼續保溫反應3h，備得到具有核殼結構的聚合物乳液。
(2)將60g的聚合物乳液，3g的成膜助劑醇酯-12，2g的增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯， 3g的氟碳流平劑，2g的消泡劑正辛醇和30g的水均勻，製得高保水率的混凝土養護劑，測試其固含量為30%，72h保水率為96%。
實施例5
( I)核殼聚合物乳液製備
攪拌條件下，用2. 73g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 27g十二烷基硫酸鈉和20g水溶液，乳化20g苯乙烯和5g甲基丙烯酸丁酯，製備得到穩定的核乳液；將0. 15g過硫酸鉀溶解於IOg水中，並在75°C條件下，滴加到配置好的核乳液中，40min滴加完成，製備得到聚合物核乳液；隨後75°C條件下，將(I) 12. 5g苯乙烯、12. 5g甲基丙烯酸丁酯和I. 5g丙烯酸；(2)O. 35g過硫酸鉀溶解於14. 5g水，同步滴加到核乳液中，製備殼乳液，Ih滴加完全，繼續保溫反應I. 5h，製備得到具有核殼結構的聚合物乳液。
(2)將70g的聚合物乳液，2g的成膜助劑醇酯-12，Ig的增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯， Ig的氟碳流平劑，Ig的消泡劑正辛醇和25g的水均勻，製得高保水率的混凝土養護劑，測試其固含量為30%，72h保水率為95%。
實施例6
( I)核殼聚合物乳液製備
攪拌條件下，用2. 7g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 3g十二烷基硫酸鈉和20g水溶液，乳化IOg苯乙烯、5g甲基丙烯酸甲酯和IOg甲基丙烯酸丁酯，製備得到穩定的核單體乳液；將0. 15g過硫酸鉀溶解於IOg水中，並在75°C條件下，滴加到配置好的核單體乳液中， Ih滴加完成，製備得到聚合物核乳液；隨後85°C條件下，將(l)2.5g苯乙烯、15g甲基丙烯酸丁酯、7. 5g甲基丙烯酸辛酯和Ig丙烯酸；(2)0. 35g過硫酸鉀溶解於15. 5g水，同步滴加到核乳液中，製備殼乳液，Ih滴加完全，繼續保溫反應3h，製備得到具有核殼結構的聚合物乳液。
(2)將35g的聚合物乳液，Ig的成膜助劑醇酯-12，3g的增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯， 2g的氟碳流平劑，Ig的消泡劑正辛醇和58g的水均勻，製得高保水率的混凝土養護劑，測試其固含量為17. 5%，72h保水率為85%。
實施例7
( I)核殼聚合物乳液製備
攪拌條件下，用2. 7g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 3g十二烷基硫酸鈉和20g水溶液，乳化21g苯乙烯和9g甲基丙烯酸辛酯，製備得到穩定的核乳液；將0. 15g過硫酸鉀溶解於IOg水中，並在75°C條件下，滴加到配置好的核乳液中，50min滴加完成，製備得到聚合物核乳液；隨後85°C條件下，將(l)8g苯乙烯、7g甲基丙烯酸丁酯、5g丙烯酸辛酯和Ig丙烯酸；(2) O. 35g過硫酸鉀溶解於15. 5g水，同步滴加到核乳液中，製備殼乳液，Ih滴加完全， 繼續保溫反應2h，製備得到具有核殼結構的聚合物乳液。
(2)將50g的聚合物乳液，3g的成膜助劑醇酯-12，2g的增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯， 3g的氟碳流平劑，2g的消泡劑正辛醇和40g的水均勻，製得高保水率的混凝土養護劑，測試其固含量為25%，72h保水率為98%。
實施例8
(I)核殼聚合物乳液製備
攪拌條件下，用2.7g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0.3g十二烷基硫酸鈉和20g水溶液，乳化12g苯乙烯，2g丙烯酸甲酯和6g甲基丙烯酸丁酯，製備得到穩定的核乳液；將O.15g過硫酸鉀溶解於IOg水中，並在80°C條件下，滴加到配置好的核乳液中，50min滴加完成，製備得到聚合物核乳液；隨後85°C條件下，將(l)9g苯乙烯、5g甲基丙烯酸甲酯、Ilg 甲基丙烯酸丁酯、5g甲基丙烯酸十二酯和2g丙烯酸；(2)0. 35g過硫酸鉀溶解於14. 5g水， 同步滴加到核乳液中，製備殼乳液，50min滴加完全，繼續保溫反應1. 5h，製備得到具有核殼結構的聚合物乳液。
(2)將40g的聚合物乳液，Ig的成膜助劑醇酯-12，Ig的增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯， Ig的氟碳流平劑，I. 5g的消泡劑正辛醇和45. 5g的水均勻，製得高保水率的混凝土養護劑， 測試其固含量為25%，72h保水率為96%。
對比例I
攪拌條件下，用2. 7g壬基酚聚氧乙烯醚(10E0)、0. 3g十二烷基硫酸鈉和20g水溶液，乳化12. 5g苯乙烯、37. 5g甲基丙烯酸丁酯和Ig丙烯酸，製備得到穩定的單體乳液；再將O. 5g過硫酸鉀溶於25. 5g水中，75°C條件下滴加到單體乳液中，滴加完全，繼續保溫反應I.5h，製備得到聚合物乳液。
再將30g的聚合物乳液，Ig的成膜助劑醇酯-12，3g的增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯， 2g的氟碳流平劑(杭州仁杉化工有限公司FWT氟碳潤溼流平劑)，Ig的消泡劑正辛醇和63g 的水均勻，製得高保水率的混凝土養護劑，測試其固含量為15%，72h保水率為68%。
權利要求
1.一種高保水率的混凝土養護劑的製備方法，其特徵在於包括如下步驟 A、將40-80份苯乙烯和20-60份丙烯酸酯類單體製備為乳液，所述份數為質量份數； B、向步驟A所得乳液中滴加質量濃度為1-2%的第一引發劑溶液，所述第一引發劑溶液的用量為步驟A所得乳液質量的18-25% ； C、將10-50份苯乙烯、50-90份丙烯酸酯類單體、1-2份丙烯酸和質量濃度為1-3%的第二引發劑溶液滴加到步驟B所得的物料中，滴加完後繼續反應l_3h，得聚合物乳液，所述第二引發劑溶液的用量為步驟A所得乳液質量的28-38%，所述份數為質量份數； D、將30-70%的步驟C所得的聚合物乳液、1-3%的成膜助劑、1-3%的增塑劑、1-2%的消泡劑、1-3%的流平劑和餘量的水混勻，得高保水率的混凝土養護劑。
2.如權利要求I所述的高保水率的混凝土養護劑的製備方法，其特徵在於步驟B和步驟C均在70-90°C下進行，滴加時間均為40-60min。
3.如權利要求I或2所述的高保水率的混凝土養護劑的製備方法，其特徵在於步驟A和步驟C中丙烯酸酯類單體均為甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸辛酯，丙烯酸辛酯，甲基丙烯酸異辛酯，丙烯酸異辛酯，甲基丙烯酸十二酯或丙烯酸十二酯中的一種或者兩種以上任意配比的混合物。
4.如權利要求I或2所述的高保水率的混凝土養護劑的製備方法，其特徵在於步驟A中，苯乙烯為50-70份，丙烯酸酯類單體為30-50份；步驟C中，苯乙烯為20-40份，丙烯酸酯類單體為60-80份。
5.如權利要求I或2所述的高保水率的混凝土養護劑的製備方法，其特徵在於步驟C所得聚合物乳液的質量固含量為40-60%。
6.如權利要求I或2所述的高保水率的混凝土養護劑的製備方法，其特徵在於步驟A中，製備乳液所用的乳化劑為壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸鈉質量比為(8:1)- (10:1)的復配物。
7.如權利要求I或2所述的高保水率的混凝土養護劑的製備方法，其特徵在於步驟B和步驟C中的第一引發劑溶液和第二引發劑溶液均為過硫酸鉀溶液。
8.如權利要求I或2所述的高保水率的混凝土養護劑的製備方法，其特徵在於步驟D中，成膜助劑為醇酯-12，增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯，流平劑為氟碳流平劑，消泡劑為正辛醇。
9.由權利要求I至8任意一項所述的高保水率的混凝土養護劑的製備方法所製備的高保水率的混凝土養護劑。
全文摘要
本發明公開了一種高保水率的混凝土養護劑及其製備方法，所述製備方法，包括如下步驟將苯乙烯和丙烯酸酯類單體製備為乳液；向所得乳液中滴加引發劑溶液；將苯乙烯、丙烯酸酯類單體、丙烯酸和引發劑溶液滴加到反應物中，滴加完後繼續反應1-3h，得聚合物乳液；將30-70%的聚合物乳液、1-3%的成膜助劑、1-3%的增塑劑、1-2%的消泡劑、1-3%的流平劑和餘量的水混勻，得高保水率的混凝土養護劑。本發明製得的聚合物乳液具有典型的核殼結構，且核和殼的化學結構容易控制,生產過程簡便，與傳統苯丙乳液相比,成膜速率快,結構緻密,保水率得到了大幅度提升,在20%的固含量時,保水率可達到95%以上。
文檔編號C08F220/18GK102976652SQ201210431538
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月1日 優先權日2012年11月1日
發明者李磊, 劉加平, 田倩, 孫帥, 王洪松, 王文彬 申請人:江蘇博特新材料有限公司, 江蘇蘇博特新材料股份有限公司, 江蘇省建築科學研究院有限公司, 姜堰市博特新材料有限公司