超高減水率的聚羧酸系減水劑及其製備方法和使用方法
2023-04-23 05:24:51
專利名稱：超高減水率的聚羧酸系減水劑及其製備方法和使用方法
超高減水率的聚羧酸系減水劑及其製備方法和使用方法技術領域
本發明是一種超高減水率的聚羧酸系減水劑及其製備方法和使用方法；屬於使用高分子材料作為砂漿混凝土的有效成分，應用於建築材料技術領域。
背景技術：
水泥混凝土的強度與拌制混凝土時加入的水量密切相關，加水量大，對提高流動性有利，便於施工，但混凝土的強度會隨著用水量的增加明顯降低。因此，減水劑是重要的水泥混凝土添加劑。
高性能混凝土因具有高流動性、高強度和高耐久性，已成為混凝土發展的一個重要方向。減水劑是製備高性能混凝土不可缺少的一個組分，眾多減水劑品種中，梳形結構的聚羧酸系減水劑不僅具有高的減水率，而且還具有摻量低、新拌混凝土坍落度保持能力好、 硬化混凝土收縮小、鹼含量低、無氯和清潔環保等特性，能大大改善混凝土的工作性能，大幅度提高混凝土的抗壓強度及耐久性。適合於配製高性能混凝土，尤其是在高層建築物、大跨度橋梁、海洋鑽井平臺、隧道等工程中應用前景廣闊。
聚羧酸系減水劑一般要選擇一些帶有不同官能團的單體材料，再按照分子設計原則通過加成反應將可聚合結構單元合成預定結構與性能的減水劑。通常由含羧酸基和聚氧化乙烯基等兩種以上的單體，與含磺酸基、酯基或其它基團的一些可聚單體通過自由基共聚反應合成，其化學分子結構中含羧酸基和聚氧化乙烯基及其它基團。在聚合物的分子結合過程中，不同單體隨機或有規律地聚合在一起，以含羧基、聚氧乙烯基、酯基、磺酸基等單體為基本單元。
2009年以前，「聚乙二醇單甲醚酯化大單體+混合單體聚合」和「烯丙基聚乙二醇+ 混合單體聚合」的方法是較多的水泥外加劑廠商採用的合成方式，前者不僅工藝較複雜，酯化過程難控制，酯化產物對聚合反應及最終產品的性能影響很大，而且原材料成本高，缺乏市場競爭力；後者工藝不需要兩步合成，且原材料價格低廉，但產品性能不及前者。自2009 年開始，隨著甲基烯丁基聚氧乙烯醚的推出，所合成的聚羧酸系減水劑性能優異，且生產工藝簡單，備受市場歡迎，但生產甲基烯丁基聚氧乙烯醚的起始劑異戊烯醇受日本可樂麗和德國巴斯夫的控制，產品供應和價格波動非常大，無法滿足市場不斷增長的需求。
現今，降低成本、簡化工藝，增強市場競爭力，同時滿足良好的綜合性能要求是聚羧酸系減水劑的研究重點。發明內容
本發明的目的在於避免上述現有技術中的不足之處，而提供一種工藝簡單，操作方便，原料成本較低，減水率超高的聚羧酸系減水劑及其製備方法和使用方法。
本發明的目的可以通過如下措施來達到
本發明的超高減水率的聚羧酸系減水劑，其特徵在於由如下以重量份數計的原料組成
不飽和聚醚(I ) 丙烯酸丙烯醯胺丙烯三甲酸雙氧水 L一抗壞血酸巰基乙酸巰基丙酸氫氧化鈉水
組分中的不飽和聚醚(I)的結構如下式所示
式中，R1, &為H或C原子數為1 3的烷基；a b = 1 10 1。
本發明中，用自行研製的不飽和聚醚(I)DD-405代替甲基烯丁基聚氧乙烯醚，形成側鏈，產生空間位阻作用，防止水泥顆粒凝聚，保持分散性；長側鏈的聚羧酸系減水劑具有較好的流動度保持性，而短側鏈的聚羧酸系減水劑具有較高的分散能力。DD-405可與丙烯酸、丙烯醯胺、丙烯三甲酸發生聚合反應，引入羧基和醯胺基，羧基具有減水、緩凝及保坍等作用，醯胺基具有增強減水效果，改善坍落度損失的作用。雙氧水和L-抗壞血酸形成氧化還原體系，可作為引發劑，使各單體參與聚合反應。巰基乙酸和巰基丙酸作為鏈轉移劑， 控制合成減水劑的分子量。氫氧化鈉用來調節反應產物溶液的PH值，使合成的減水劑性能穩定，適用於各項工程。
本發明的目的還可以通過如下措施來達到
本發明的超高減水率的聚羧酸系減水劑，所述不飽和聚醚(I)的數均分子量 1200 1400。
本發明的超高減水率的聚羧酸系減水劑，由如下以重量份數計的原料組成
權利要求
1. 一種超高減水率的聚羧酸系減水劑，其特徵在於由如下以重量份數計的原料組成不飽和聚醚(I )100丙烯酸丙烯醯胺丙烯三甲酸雙氧水 L一抗壞血酸巰基乙酸巰基丙酸氫氧化鈉水組分中的不飽和聚醚(I)的結構如下式所示10 18 1 31.25 9.25 0.45 2.25 0.15 0.75 0.12 0.48 0.12 0.48 6 10 125 195O式中，R1J2為H或C原子數為1 3的烷基；a b= 1 10 1。
2.根據權利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑，其特徵在於所述不飽和聚醚(I) 的數均分子量1200 1400。
3.根據權利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑，其特徵在於由如下以重量份數計的原料組成
4.一種權利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑的製備方法，其特徵在於包括如下步驟①聚合前的準備準確稱取水125 195重量份，備以下各步驟分用；a溶液a的配製準確稱取丙烯酸10 18重量份、丙烯醯胺1 3重量份、丙烯三甲酸1. 25 9. 25重量份和部分水，攪拌混合均勻，抽入高位槽A，備滴加；b溶液b的配製準確稱取L-抗壞血酸0. 15 0. 75重量份、巰基乙酸0. 12 0. 48重量份、巰基丙酸 0. 12 0. 48重量份和部分水，攪拌混合均勻，抽入高位槽B，備滴加；c底料的配製準確稱取不飽和聚醚(1)100重量份和部分水，投入聚合反應釜中，攪拌均勻，備聚合用；②聚合向步驟C已投入底料的聚合反應釜內通入保護氣體氮氣若干分鐘以趕跑空氣後，開動攪拌，升溫至50°C 70°C，加入雙氧水0. 45 2. 25重量份；待溫度再次升至50°C 70°C 溫度時，滴加溶液a和溶液b，注意溶液b先於溶液a開始滴加，注意控制滴加速度，溶液a 於1. 5 3. 5小時內滴完，溶液b於2 4小時內滴完，滴加完畢後，在50°C 70°C溫度下， 繼續保溫聚合反應0. 5 2. 5小時，降至室溫，待中和；③中和步驟②聚合反應製得物料，用氫氧化鈉調節pH值至6. 8 7. 2，混合均勻，即得超高減水率的聚羧酸系減水劑。
5.根據權利要求4的超高減水率的聚羧酸系減水劑的製備方法，其特徵在於步驟②中所述合成工藝參數為聚合反應溫度為 65°C，溶液a滴加時間為2 3小時，溶液b 滴加時間為2. 5 3. 5小時，保溫聚合反應時間1 2小時。
6.一種據權利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑的使用方法，其特徵在於淨漿中減水劑添加量為水泥重量的0. 10% 0. 20%，混凝土中減水劑添加量為水泥重量的 0. 20% 0. 40%。
7.權利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑的應用，其特徵在於適用於對混凝土強度要求較高的高層建築物、大跨度橋梁、海洋鑽井平臺、隧道、大壩、機場建設工程中。
全文摘要
本發明是一種超高減水率的聚羧酸系減水劑及其製備方法和使用方法，屬於建築材料技術領域。由如下以重量份數計的原料組成不飽和聚醚(I)100，丙烯酸10～18，丙烯醯胺1～3，丙烯三甲酸1.25～9.25，雙氧水0.45～2.25，L-抗壞血酸0.15～0.75，巰基乙酸0.12～0.48，巰基丙酸0.12～0.48，氫氧化鈉6～10，水125～195。提供了一種工藝簡單，操作方便，原料成本較低，減水率超高的聚羧酸系減水劑、製備方法及使用方法。用自行製備的不飽和聚醚(I)DD-405代替甲基烯丁基聚氧乙烯醚，拓寬了聚羧酸系減水劑的原料供應市場，降低了原料成本，穩定了原料價格。適用於對水泥混凝土強度要求較高的高層建築物、大跨度橋梁、海洋鑽井平臺、隧道、大壩、機場建設工程中。
文檔編號C04B24/32GK102504139SQ20111038898
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者張天水, 杜輝, 王振波, 羅瓊, 董建國 申請人:上海東大化學有限公司