一種調粘型聚羧酸減水劑及其製備方法
2023-05-27 02:04:06
一種調粘型聚羧酸減水劑及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種調粘型聚羧酸減水劑及其製備方法。是將2-10wt％不飽和酸類單體（A）、18-45wt％不飽和聚氧乙烯類大單體（B）、1-5wt％調粘單體（C）和餘量水（總重量100％）混合後加入反應釜中，在70-90℃溫度下滴加引發劑溶液引發聚合，滴加時間為2-4小時，在70-90℃溫度下繼續保溫反應1-3小時，然後自然降溫至45℃，調節pH值為6.0-8.0，得到調粘型聚羧酸減水劑。本發明的調粘型聚羧酸減水劑性能穩定，可根據需要調節各原料組分的用量，滿足施工混凝土流動性和粘度的要求，解決了新拌混凝土的泌水、離析問題。本發明具有原料易得、製備工藝簡單、清潔安全、易於產業化生產等優點，工業應用前景廣闊。
【專利說明】一種調粘型聚羧酸減水劑及其製備方法【技術領域】
[0001]本發明屬於建築材料領域中的混凝土外加劑，特別是涉及ー種用於調節施工混凝土粘度的聚羧酸減水劑及其製備方法。
【背景技術】
[0002]當今混凝土行業中，提高混凝土的強度和耐久性已成為共識，尤其是高強混凝土(≥C60, C60表示混凝土在標準養護條件下，28天的抗壓強度不小於60MPa)和超高強混凝土(≥C100，ClOO表示混凝土在標準養護條件下，28天的抗壓強度不小於IOOMPa)的大量需求，使得混凝土技術發展迅速。製備高強混凝土和超高強混凝土，膠凝材料用量大，水膠比較低，常常需要高摻量聚羧酸減水劑來增加新拌混凝土的流動性和保坍性能，帶來的問題就是新拌混凝土的離析(離析是指混凝土拌合物成分相互分離，造成內部組成和結構不均勻的現象，會引起混凝土的澆築質量、強度的降低，造成粗骨料堆積等問題，形象的說就是骨肉分離)和泌水(泌水是指混凝土在運輸、振搗、泵送的過程中出現粗骨料下沉，水分上浮的現象，會引起混凝土表面強度、抗風化和抗侵蝕的能力減弱，產生塑性裂縫等問題)。
[0003]目前，解決高摻量聚羧酸減水劑存在的離析、泌水問題的方法主要是通過復配增稠劑等技木。復配增稠劑技術是解決離析、泌水問題的方法之一，但僅依靠復配增稠劑解決離析、泌水問題的程度有限，復配增稠劑是以犧牲混凝土工作性方面的性能作為代價的，也會掩蓋混凝土粘度問題的根源，妨礙混凝土外加劑技術的發展；另外，復配了增稠劑的聚羧酸減水劑會出現相容性問題，靜置後出現沉澱分層(沉澱為增稠劑，上層為聚羧酸減水劑)，成本也會相應增加。T.H.Pha等人研究了多種粘度改性劑(VMA)與聚羧酸系減水劑(PCA)組合(「混合」，也就是「復配」)後對自密實混凝土流變性能的影響，指出聚羧酸系減水劑通過位阻或靜電斥力來分散水泥顆粒，VMA通過增加水溶液粘度來提高漿體體系的穩定性，混凝土體系的流變性能和穩定性與PCA和VMA的種類及用量有很大關係(T.H.Pha等，Influenceof organic admixtures on tne rheological behavior of cement pasteslJ」?しementand Concrete Research, 2006, 36:1807-1813.)。N.Mikanovic 等人通過 VMA 與減水劑不同組合，根據二者不同品種、不同摻量所帯來的混凝土性能變化，研究了 VMA與減水劑之間具有的複雜反應，選用溫倫膠和羥丙基甲基纖維素兩種VMA，選用萘系減水劑(PNS)和PCA兩種減水劑，通過淨漿和砂漿測試得出:PCA和纖維素基VMA、PNS和溫倫膠的組合有最好的相容性，混凝土流變性能最好，其它組合得到略差或不好的結果(N.Mikanovic等，しompatibility of viscosity-enhancing agent and superplsticizers in cementitiousand model systems:rheology, bleeding, and segregation[C].Proceedings of theNinth CANMET/ACI International Conference on Superplasticizers and OtherChemical Admixtures in Concrete，SP-262，2009:67-84.)。中國礦業大學的武增禮也研究過三種粘度改性劑(黃膠原、溫倫膠和羥乙基甲基纖維素醚)與兩種聚羧酸系減水劑(聚酯類聚羧酸減水劑和聚醚類聚羧酸減水劑)相匹配(增稠劑和減水劑復配)的情況，發現不同VMA對聚羧酸系減水劑的流變性能和粘度改性性能有著明顯不同(武增禮，王棟民，王啟寶，等.粘度改性劑對摻聚羧酸減水劑的水泥漿體流變學性能的影響[CL第七屆全國混凝土耐久性學術交流會，2008:613-621.)。
[0004]可見，現有技術均停留在粘度改性劑(VMA)與已有聚羧酸系減水劑(PCA)的復配混用層面，由於是兩種功能物質進行混用，不可避免地存在是否匹配、性能是否有影響以及穩定性等問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供ー種用於調節施工混凝土粘度(調粘型)的聚羧酸減水劑(Viscosity Control-type Polycarooxylate Superplasticizer，VしPC)。
[0006]本發明所提供的調粘型聚羧酸減水劑，是分子量為5000-100000的聚合物，其化
學結構式如式I所示:
[0007]
【權利要求】
1.一種調粘型聚羧酸減水劑，是分子量為5000-100000的聚合物，其化學結構式如式I所示:
2.根據權利要求1所述的調粘型聚羧酸減水劑，其特徵在於:所述調粘型聚羧酸減水劑由三類不同単體共聚而成，其原料配方包括以下重量百分比的組分(組分按照佔原料總質量的百分比計):
3.根據權利要求2所述的調粘型聚羧酸減水劑，其特徵在於:第一類單體(A)具體為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐或馬來酸等中的ー種或幾種混合物。
4.根據權利要求2所述的調粘型聚羧酸減水劑，其特徵在於:第二類單體(B)具體為丙烯酸聚氧乙烯酯或甲基丙烯酸聚氧乙烯酷、烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、異戊烯醇聚氧乙烯醚等中的ー種或幾種混合物。
5.根據權利要求2所述的調粘型聚羧酸減水劑，其特徵在於:第三類單體(C)具體為丙烯酸異辛酯或甲基丙烯酸異辛酷、十二酷及十八酯等不飽和烷基酷；丙烯酸三氟こ酯或甲基丙烯酸三氟こ酯、六氟丁酯、十二氟庚酯、十三氟辛酯等含氟酯；以及十六烷基二甲基烯丙基氯化銨(DMAAC)、二甲基十二烷基-2-丙烯醯胺基乙基銨(DAMAB)和N-烷基丙烯醯胺等中的ー種或幾種混合物。
6.ー種製備權利要求1-5任一所述調粘型聚羧酸減水劑的方法，是將不飽和酸類単體(A)、不飽和聚氧乙烯類大単體(B)、調粘單體(C)和水按量混合後加入反應釜中，在70-90°C溫度下滴加引發劑溶液引發聚合，滴加時間為2-4小時，在70-90°C溫度下繼續保溫反應1-3小時，然後自然降溫至45°C，用NaOH溶液調節pH值至6.0-8.0，得到調粘型聚羧酸減水劑。
7.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於:所述調粘単體(C)先溶於表面活性劑水溶液中後再使用，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、司潘類表面活性劑、吐溫類表面活性劑等中的ー種或幾種，表面活性劑的使用量不超過調粘單體質量的5wt%，表面活性劑水溶液的濃度為0.2-6g/L，用量為30-60mL。
8.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於:所述調粘単體(C)溶於表面活性劑水溶液中後，採用一次加入或滴加的方式與不飽和酸類單體(A)和不飽和聚氧乙烯類大単體(B)混合。
9.根據權利要求6或7或8所述的製備方法，其特徵在於:所述引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀等過氧化物引發劑，引發 劑水溶液的濃度為20-100g/L，用量為10-40mL。
【文檔編號】C08F226/02GK103553413SQ201310451252
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】高瑞軍, 王玲, 高春勇 申請人:中國建築材料科學研究總院