一種緩凝型聚羧酸減水劑及其製備方法
2023-04-25 16:07:16
一種緩凝型聚羧酸減水劑及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種緩凝型聚羧酸減水劑及其生產工藝，該減水劑原料包含聚醚、過硫酸銨、雙氧水、丙烯酸、巰基丙酸、片鹼、硝酸鈣、亞硝酸鈉、去離子水、以及軟化水；通過優化引發劑、連接劑等原料的配比，選擇不含氯氣的去離子水，並使用分散性能更好地軟化水，且通過緩凝型聚羧酸減水劑與軟化水、硝酸鈣和亞硝酸鈉的同時使用，以及反應參數的優化，本發明所述的緩凝型聚羧酸高性能減水劑在減水率、泌水率、含氣量、凝結時間差抗壓強度比、收縮率比等關鍵指標上面均有優勢，本發明緩凝型聚羧酸高性能減水劑使用效果優良，成本優勢明顯，值得大範圍推廣。
【專利說明】一種緩凝型聚羧酸減水劑及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明具體涉及一種緩凝型聚羧酸高性能減水劑，屬於建築材料外加劑領域。
【背景技術】
[0002]混凝土外加劑是現代混凝土不可缺少的組分，可按具體要求來改善混凝土性能。在混凝土中摻入適量復配後的緩凝減水劑，可延長混凝土凝結時間，減少坍落度損失，保證混凝土正常施工，提高工作效率，並且硬化後混凝土強度增長良好，適合於需要較長時間停放、較長距離運輸的混凝土，以及免振自密實混凝土、大體積混凝土、炎熱天氣施工的混凝土等。與木質素磺酸鹽類減水劑、萘系減水劑相比，聚羧酸系(polycarboxylateester, PCE)高效減水劑具有摻量小、減水率高、高保坍性及與不同水泥的相容性好等優點，被稱為第三代高效減水劑，它對於改善混凝土流動性、施工性、提高密實程度及耐久性、控制混凝土的引氣、緩凝、泌水等問題都有重要的作用。聚羧酸系減水劑是一種具有梳狀結構的水溶性高分子，主鏈通常為聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸，不同鏈長的聚乙二醇為側鏈。通過與各種功能單體的共聚，可在聚合物分子中引入羧基、磺酸基、羥基、胺基等多種官能團從而實現不同的應用性能。正是由於聚羧酸系減水劑無可比擬的應用性能及其多樣化的分子結構，對其結構與性能的研究空前活躍，近年來獲得了越來越廣泛的應用。
[0003]目前，我國的緩凝高效減水劑尚處於發展階段，今後隨著城市基礎設施的大規模建設和混凝土向集中攪拌的商品混凝土發展，如申請號為201210569224的中國專利提供了一種緩凝型聚羧酸減水劑製備方法，但是由於其緩凝效果和減水效果均較差，無法滿足一些特殊場合的使用要求。
[0004]現在，在該領域急需一種減水率高，緩凝效果明顯，而且對混凝土的後期增強效果亦十分理想的高效減水劑。
【發明內容】
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[0005]本發明的目的是針對上述問題，研製一種製備工藝簡單且能減水率高、緩凝效果明顯，且混凝土的後期增強效果亦十分理想的緩凝型聚羧酸減水劑。
[0006]為達到上述目的，本發明研究製備了如下緩凝型聚羧酸減水劑:
[0007]—種緩凝型聚羧酸減水劑，其特徵在於:由如下組分按重量份數組成:
[0008]聚醚340-370 份
[0009]過硫酸銨2-4份
[0010]雙氧水2-5份
[0011]丙烯酸30-50份
[0012]巰基丙酸1-3份
[0013]片鹼10-30 份
[0014]硝酸鈣50-60份
[0015]亞硝酸鈉50-70份[0016]去離子水500-600份
[0017]軟化水200-250 份；
[0018]所述緩凝型減水劑的減水率為30-39% ;泌水率比為25-33% ;含氣量為1.7-2.2% ；凝結時間之差為:初凝不低於55分鐘，終凝不低於23分鐘；抗壓強度比為:ld時為270-306%, 3d 時為 211-227%，7d 時為 156-179%，28d 時為 140-151% ;收縮率比為:28d 時為95-100%。
[0019]同時，還提供一種上述緩凝型聚羧酸減水劑的生產工藝，其特徵是按下列工藝步驟進行的:
[0020]第一步，稱355Kg聚醚，3.4Kg過硫酸銨，1.6Kg雙氧水，雙氧水濃度為30%，170Kg去離子水加入反應釜中，蒸氣加熱到60±3°C，配製底料；
[0021]第二步，配製A料，稱取46Kg丙烯酸加23Kg去離子水，攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0022]第三步，配製B料，稱取1.63Kg巰基乙酸加132Kg去離子水攪拌均勻泵入高位槽備用;
[0023]第四步，底料溫度升到57°C時開始同時滴加A、B料，A料滴加2小時，B料滴加3小時，滴加完成後保溫2小時，即得混合液I ;
[0024]第五步，稱取片鹼20Kg加水245Kg配成片鹼溶液冷卻後備用；當混合液I降溫到42±2°C，緩慢加入配好的片鹼溶液，保持溫度不超過45°C，調節溶液pH值為7，得混合液II ;
[0025]第六步，在混合液II中在攪拌條件下依此加入225Kg軟化水，53Kg硝酸鈣以及55Kg亞硝酸鈉，充分溶解、靜置，出料、分裝即可得緩凝型聚羧酸減水劑。
[0026]本發明具有的有益效果:
[0027]本發明原料來源廣泛、價格低廉、緩凝效果優異，降低了緩凝型聚羧酸高性能減水劑的成本。而且在加入丙烯酸和巰基乙酸使得有效成分提高、減水效果和保坍性能提高的基礎上，通過聚羧酸減水劑與軟化水、硝酸鈣和亞硝酸鈉的協同使用，其緩凝、減水效果優異，塑化性能更好，亞硝酸鈉的存在能有效防止因硝酸鈣的引入引起的氧化等不良效果；軟化水代替常規水溶液，能夠促進各組分特別是有機原料的溶解，促進各組分的協調作用，繼而提高減水劑的減水效果。在優選原料同時，本申請還優化各原料的含量，控制控制各步驟的反應溫度、時間等參數，使各原料協同作用，極大地提高了本發明緩凝型減水劑的減水率性能，降低了泌水率和含氣量，大幅降低了含氣量及縮短了混凝土的初凝時間與終凝時間，提聞減水劑的耐久性能。
【具體實施方式】
[0028]為進一步說明本發明，下面結合具體實施的例子對本發明做進一步詳細的描述。
[0029]實施例1:
[0030]第一步，稱355Kg聚醚，3.4Kg過硫酸銨，1.6Kg雙氧水，雙氧水濃度為30%，170Kg去離子水加入反應釜 中，蒸氣加熱到60±3°C，配製底料；
[0031]第二步，配製A料，稱取46Kg丙烯酸加23Kg去離子水，攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0032]第三步，配製B料，稱取1.63Kg巰基乙酸加132Kg去離子水攪拌均勻泵入高位槽備用;[0033]第四步，底料溫度升到57°C時開始同時滴加A、B料，A料滴加2小時，B料滴加3小時，滴加完成後保溫2小時，即得混合液I ;
[0034]第五步，稱取片鹼20Kg加水245Kg配成片鹼溶液冷卻後備用；當混合液I降溫到42±2°C，緩慢加入配好的片鹼溶液，保持溫度不超過45°C，調節溶液pH值為7，得混合液II ;
[0035]第六步，在混合液II中在攪拌條件下依此加入225Kg軟化水，53Kg硝酸鈣以及55Kg亞硝酸鈉，充分溶解、靜置，出料、分裝即可得緩凝型聚羧酸減水劑
[0036]該實施例所得的緩凝型減水劑的減水率為39% ;泌水率比為25% ;含氣量為1.7% ；凝結時間之差為:初凝55分鐘，終凝23分鐘；抗壓強度比為:ld時為306%，3d時為227%，7d時為179%, 28d時為151% ;收縮率比為:28d時為100%。
[0037]實施例2:
[0038]第一步，稱340Kg聚醚，2Kg過硫酸銨，2Kg雙氧水，雙氧水濃度為30%，170Kg去離子水加入反應釜中，蒸氣加熱到60 ± 3°C，配製底料；
[0039]第二步，配製A料，稱取30Kg丙烯酸加23Kg去離子水，攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0040]第三步，配製B料，稱取IKg巰基乙酸加132Kg去離子水攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0041]第四步，底料溫度升到57°C時開始同時滴加A、B料，A料滴加2小時，B料滴加3小時，滴加完成後保溫2小時，即得混合液I ;
[0042]第五步，稱取片鹼IOKg加水245Kg配成片鹼溶液冷卻後備用；當混合液I降溫到42±2°C，緩慢加入配好的片鹼溶液，保持溫度不超過45°C，調節溶液pH值為7，得混合液II ;
[0043]第六步，在混合液II中在攪拌條件下依此加入200Kg軟化水，53Kg硝酸鈣以及55Kg亞硝酸鈉，充分溶解、靜置，出料、分裝即可得緩凝型聚羧酸減水劑
[0044]該實施例所得的緩凝型減水劑的減水率為30% ;泌水率比為33% ;含氣量為2.2% ；凝結時間之差為:初凝75分鐘，終凝30分鐘；抗壓強度比為:ld時為270%，3d時為211%，7d時為156%, 28d時為140% ;收縮率比為:28d時為95%。
[0045]實施例3:
[0046]第一步，稱370Kg聚醚，4Kg過硫酸銨，5Kg雙氧水，雙氧水濃度為30%，170Kg去離子水加入反應釜中，蒸氣加熱到60±3°C，配製底料；
[0047]第二步，配製A料，稱取50Kg丙烯酸加23Kg去離子水，攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0048]第三步，配製B料，稱取3Kg巰基乙酸加132Kg去離子水攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0049]第四步，底料溫度升到57°C時開始同時滴加A、B料，A料滴加2小時，B料滴加3小時，滴加完成後保溫2小時，即得混合液I ;
[0050]第五步，稱取片鹼30Kg加水245Kg配成片鹼溶液冷卻後備用；當混合液I降溫到42±2°C，緩慢加入配好的片鹼溶液，保持溫度不超過45°C，調節溶液pH值為7，得混合液II ;
[0051]第六步，在混合液II中在攪拌條件下依此加入250Kg軟化水，60Kg硝酸鈣以及50Kg亞硝酸鈉，充分溶解、靜置，出料、分裝即可得緩凝型聚羧酸減水劑[0052]該實施例所得的緩凝型減水劑的減水率為37% ;泌水率比為29% ;含氣量為1.9% ；凝結時間之差為:初凝59分鐘，終凝27分鐘；抗壓強度比為:ld時為298%，3d時為218%，7d時為168%, 28d時為147% ;收縮率比為:28d時為99%。
[0053]實施例4:
[0054]第一步，稱370Kg聚醚，4Kg過硫酸銨，5Kg雙氧水，雙氧水濃度為30%，170Kg去離子水加入反應釜中，蒸氣加熱到60±3°C，配製底料；
[0055]第二步，配製A料，稱取50Kg丙烯酸加23Kg去離子水，攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0056]第三步，配製B料，稱取3Kg巰基乙酸加132Kg去離子水攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0057]第四步，底料溫度升到57°C時開始同時滴加A、B料，A料滴加2小時，B料滴加3小時，滴加完成後保溫2小時，即得混合液I ;
[0058]第五步，稱取片鹼30Kg加水245Kg配成片鹼溶液冷卻後備用；當混合液I降溫到42±2°C，緩慢加入配好的片鹼溶液，保持溫度不超過45°C，調節溶液pH值為7，得混合液II ;
[0059]第六步，在混合液II中在攪拌條件下依此加入250Kg軟化水，50Kg硝酸鈣以及70Kg亞硝酸鈉，充分溶解、靜置，出料、分裝即可得緩凝型聚羧酸減水劑
[0060]該實施例所得的緩凝型減水劑的減水率為36% ;泌水率比為28% ;含氣量為1.8% ；凝結時間之差為:初凝62分鐘，終凝27分鐘；抗壓強度比為:ld時為295%，3d時為219%，7d時為163%, 28d時為145% ;`收縮率比為:28d時為97%。
[0061]實施例5:
[0062]第一步，稱340Kg聚醚，2Kg過硫酸銨，2Kg雙氧水，雙氧水濃度為30%，170Kg去離子水加入反應釜中，蒸氣加熱到60±3°C，配製底料；
[0063]第二步，配製A料，稱取30Kg丙烯酸加23Kg去離子水，攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0064]第三步，配製B料，稱取IKg巰基乙酸加132Kg去離子水攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0065]第四步，底料溫度升到57°C時開始同時滴加A、B料，A料滴加2小時，B料滴加3小時，滴加完成後保溫2小時，即得混合液I ;
[0066]第五步，稱取片鹼30Kg加水245Kg配成片鹼溶液冷卻後備用；當混合液I降溫到42±2°C，緩慢加入配好的片鹼溶液，保持溫度不超過45°C，調節溶液pH值為7，得混合液II ;
[0067]第六步，在混合液II中在攪拌條件下依此加入250Kg軟化水，50Kg硝酸鈣以及70Kg亞硝酸鈉，充分溶解、靜置，出料、分裝即可得緩凝型聚羧酸減水劑
[0068]該實施例所得的緩凝型減水劑的減水率為33% ;泌水率比為29% ;含氣量為1.7% ；凝結時間之差為:初凝59分鐘，終凝23分鐘；抗壓強度比為:ld時為290%，3d時為211%，7d時為160%, 28d時為142% ;收縮率比為:28d時為96%。
[0069]實施例6:
[0070]第一步，稱340Kg聚醚，2Kg過硫酸銨，2Kg雙氧水，雙氧水濃度為30%，170Kg去離子水加入反應釜中，蒸氣加熱到60±3°C，配製底料；
[0071]第二步，配製A料，稱取30Kg丙烯酸加23Kg去離子水，攪拌均勻泵入高位槽備用；[0072]第三步，配製B料，稱取IKg巰基乙酸加132Kg去離子水攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0073]第四步，底料溫度升到57°C時開始同時滴加A、B料，A料滴加2小時，B料滴加3小時，滴加完成後保溫2小時，即得混合液I ;
[0074]第五步，稱取片鹼30Kg加水245Kg配成片鹼溶液冷卻後備用；當混合液I降溫到42±2°C，緩慢加入配好的片鹼溶液，保持溫度不超過45°C，調節溶液pH值為7，得混合液II ;
[0075]第六步，在混合液II中在攪拌條件下依此加入250Kg軟化水，53Kg硝酸以及60Kg亞硝酸鈉，充分溶解、靜置，出料、分裝即可得緩凝型聚羧酸減水劑
[0076]該實施例所得的緩凝型減水劑的減水率為34% ;泌水率比為25% ;含氣量為1.9% ；凝結時間之差為:初凝67分鐘，終凝31分鐘；抗壓強度比為:ld時為294%，3d時為210%，7d時為157%, 28d時為137% ;收縮率比為:28d時為99%。
[0077]對比例1:
[0078]第一步，稱340Kg聚醚，2Kg過硫酸銨，2Kg雙氧水，雙氧水濃度為30%，170Kg去離子水加入反應釜中，蒸氣加熱到60±3°C，配製底料；
[0079]第二步，配製A料，稱取30Kg丙烯酸加23Kg去離子水，攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0080]第三步，配製B料，稱取IKg巰基乙酸加132Kg去離子水攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0081]第四步，底料溫度升到57°C時開始同時滴加A、B料，A料滴加2小時，B料滴加3小時，滴加完成後保溫2小時，即得混合液I ;
[0082]第五步，稱取片鹼30Kg加水245Kg配成片鹼溶液冷卻後備用；當混合液I降溫到42±2°C，緩慢加入配好的片鹼溶液，保持溫度不超過45°C，調節溶液pH值為7，得混合液II ;
[0083]第六步，將混合液II靜置，出料、分裝即可得緩凝型聚羧酸減水劑。[0084]該實施例所得的緩凝型減水劑的減水率為25% ;泌水率比為39% ;含氣量為2.9% ；凝結時間之差為:初凝77分鐘，終凝43分鐘；抗壓強度比為:ld時為234%，3d時為190%，7d時為137%, 28d時為119% ;收縮率比為:28d時為119%。
[0085]對比例2:
[0086]第一步，稱355Kg聚醚，3.4Kg過硫酸銨，1.6Kg雙氧水，雙氧水濃度為30%，170Kg去離子水加入反應釜中，蒸氣加熱到60±3°C，配製底料；
[0087]第二步，配製A料，稱取46Kg丙烯酸加23Kg去離子水，攪拌均勻泵入高位槽備用；
[0088]第三步，配製B料，稱取1.63Kg巰基乙酸加132Kg去離子水攪拌均勻泵入高位槽備用;
[0089]第四步，底料溫度升到57°C時開始同時滴加A、B料，A料滴加2小時，B料滴加3小時，滴加完成後保溫2小時，即得混合液I ;
[0090]第五步，稱取片鹼20Kg加水245Kg配成片鹼溶液冷卻後備用；當混合液I降溫到42±2°C，緩慢加入配好的片鹼溶液，保持溫度不超過45°C，調節溶液pH值為7，得混合液II ;
[0091]第六步，在混合液II中在攪拌條件下依此加入225Kg去離子水，53Kg硝酸鈣以及55Kg亞硝酸鈉，充分溶解、靜置，出料、分裝即可得緩凝型聚羧酸減水劑
[0092]該實施例所得的緩凝型減水劑的減水率為31% ;泌水率比為36% ;含氣量為2.7% ；凝結時間之差為:初凝55分鐘，終凝28分鐘；抗壓強度比為:ld時為300%，3d時為189%，7d時為157%, 28d時為123% ;收縮率比為:28d時為103%。
[0093]將實施例1-6所製備的緩凝型減水劑以及對比例1-2所得到的減水劑按照相關國家標準分別進行檢測。減水率、泌水率比、含氣量、凝結時間差按照GB8076-2008《混凝土外加劑》進行測定和計算。混凝土試塊製作、養護及檢測等按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》、GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行。
[0094]從以上實施例1-6以及對比例1-2的減水劑性能可以看出，本發明的緩凝型減水劑均符合GB8076-2008《混凝土外加劑》標準中關於緩凝型高性能減水劑的相關指標要求。
[0095]且由於原料調整以及工藝優化，本發明所述的緩凝型聚羧酸高性能減水劑在減水率、泌水率、含氣量、凝結時間差抗壓強度比、收縮率比等關鍵指標上面均有優勢，本發明緩凝型聚羧酸高性能減水劑使用效`果優良，成本優勢明顯，值得大範圍推廣。
【權利要求】
1.一種緩凝型聚羧酸減水劑，其特徵在於:由如下組分按重量份數組成: 聚醚340-370份 過硫酸銨2-4份 雙氧水2-5份 丙烯酸30-50份 巰基丙酸1-3份 片鹼10-30份 硝酸鈣50-60份 亞硝酸鈉50-70份 去尚子水500-600份 軟化水200-250份； 所述緩凝型減水劑的減水率為30-39% ;泌水率比為25-33% ;含氣量為1.7-2.2% ;凝結時間之差為:初凝不低於55分鐘，終凝不低於23分鐘；抗壓強度比為:ld時為270-306%，.3d 時為 211-227%, 7d 時為 156-179%，28d 時為 140-151% ;收縮率比為:28d 時為 95-100%。
2.一種如權利要求1所述的緩凝型聚羧酸減水劑的生產工藝，其特徵是按下列工藝步驟進行的: 第一步，稱355Kg聚醚，3.4Kg過硫酸銨，1.6Kg雙氧水，雙氧水濃度為30%，170Kg去離子水加入反應釜中，蒸氣加熱到60±3°C，配製底料； 第二步，配製A料，稱取46Kg丙烯酸加23Kg去離子水，攪拌均勻泵入高位槽備用； 第三步，配製B料，稱取1.63Kg巰基乙酸加132Kg去離子水攪拌均勻泵入高位槽備用；第四步，底料溫度升到57°C時開始同時滴加A、B料，A料滴加2小時，B料滴加3小時，滴加完成後保溫2小時，即得混合液I ; 第五步，稱取片鹼20Kg加水245Kg配成片鹼溶液冷卻後備用；當混合液I降溫到.42 ± 2°C，緩慢加入配好的片鹼溶液，保持溫度不超過45°C，調節溶液pH值為7，得混合液II; 第六步，在混合液II中在攪拌條件下依此加入225Kg軟化水，53Kg硝酸鈣以及55Kg亞硝酸鈉，充分溶解、靜置，出料、分裝即可得緩凝型聚羧酸減水劑。
【文檔編號】C04B24/32GK103708760SQ201310717459
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】周永祥 申請人:寧波中水科化工科技有限公司