專(zhuān)利名稱(chēng)：超高減水率的聚羧酸系減水劑及其制備方法和使用方法
超高減水率的聚羧酸系減水劑及其制備方法和使用方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是一種超高減水率的聚羧酸系減水劑及其制備方法和使用方法；屬于使用高分子材料作為砂漿混凝土的有效成分，應(yīng)用于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水泥混凝土的強(qiáng)度與拌制混凝土?xí)r加入的水量密切相關(guān)，加水量大，對(duì)提高流動(dòng)性有利，便于施工，但混凝土的強(qiáng)度會(huì)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(dòng)性、高強(qiáng)度和高耐久性，已成為混凝土發(fā)展的一個(gè)重要方向。減水劑是制備高性能混凝土不可缺少的一個(gè)組分，眾多減水劑品種中，梳形結(jié)構(gòu)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、堿含量低、無(wú)氯和清潔環(huán)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(qiáng)度及耐久性。適合于配制高性能混凝土，尤其是在高層建筑物、大跨度橋梁、海洋鉆井平臺(tái)、隧道等工程中應(yīng)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(tuán)的單體材料，再按照分子設(shè)計(jì)原則通過(guò)加成反應(yīng)將可聚合結(jié)構(gòu)單元合成預(yù)定結(jié)構(gòu)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(tuán)的一些可聚單體通過(guò)自由基共聚反應(yīng)合成，其化學(xué)分子結(jié)構(gòu)中含羧酸基和聚氧化乙烯基及其它基團(tuán)。在聚合物的分子結(jié)合過(guò)程中，不同單體隨機(jī)或有規(guī)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采用的合成方式，前者不僅工藝較復(fù)雜，酯化過(guò)程難控制，酯化產(chǎn)物對(duì)聚合反應(yīng)及最終產(chǎn)品的性能影響很大，而且原材料成本高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；后者工藝不需要兩步合成，且原材料價(jià)格低廉，但產(chǎn)品性能不及前者。自2009 年開(kāi)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(yōu)異，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，備受市場(chǎng)歡迎，但生產(chǎn)甲基烯丁基聚氧乙烯醚的起始劑異戊烯醇受日本可樂(lè)麗和德國(guó)巴斯夫的控制，產(chǎn)品供應(yīng)和價(jià)格波動(dòng)非常大，無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)的需求。
現(xiàn)今，降低成本、簡(jiǎn)化工藝，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)滿(mǎn)足良好的綜合性能要求是聚羧酸系減水劑的研究重點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種工藝簡(jiǎn)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制備方法和使用方法。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到
本發(fā)明的超高減水率的聚羧酸系減水劑，其特征在于由如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組成
不飽和聚醚(I ) 丙烯酸丙烯酰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(jié)構(gòu)如下式所示
式中，R1, &為H或C原子數(shù)為1 3的烷基；a b = 1 10 1。
本發(fā)明中，用自行研制的不飽和聚醚(I)DD-405代替甲基烯丁基聚氧乙烯醚，形成側(cè)鏈，產(chǎn)生空間位阻作用，防止水泥顆粒凝聚，保持分散性；長(zhǎng)側(cè)鏈的聚羧酸系減水劑具有較好的流動(dòng)度保持性，而短側(cè)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、丙烯酰胺、丙烯三甲酸發(fā)生聚合反應(yīng)，引入羧基和酰胺基，羧基具有減水、緩凝及保坍等作用，酰胺基具有增強(qiáng)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(fā)劑，使各單體參與聚合反應(yīng)。巰基乙酸和巰基丙酸作為鏈轉(zhuǎn)移劑， 控制合成減水劑的分子量。氫氧化鈉用來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)產(chǎn)物溶液的PH值，使合成的減水劑性能穩(wěn)定，適用于各項(xiàng)工程。
本發(fā)明的目的還可以通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到
本發(fā)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(shù)均分子量 1200 1400。
本發(fā)明的超高減水率的聚羧酸系減水劑，由如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組成
權(quán)利要求
1. 一種超高減水率的聚羧酸系減水劑，其特征在于由如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組成不飽和聚醚(I )100丙烯酸丙烯酰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(jié)構(gòu)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(shù)為1 3的烷基；a b= 1 10 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑，其特征在于所述不飽和聚醚(I) 的數(shù)均分子量1200 1400。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑，其特征在于由如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組成
4.一種權(quán)利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟①聚合前的準(zhǔn)備準(zhǔn)確稱(chēng)取水125 195重量份，備以下各步驟分用；a溶液a的配制準(zhǔn)確稱(chēng)取丙烯酸10 18重量份、丙烯酰胺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的配制準(zhǔn)確稱(chēng)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底料的配制準(zhǔn)確稱(chēng)取不飽和聚醚(1)100重量份和部分水，投入聚合反應(yīng)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(yīng)釜內(nèi)通入保護(hù)氣體氮?dú)馊舾煞昼娨在s跑空氣后，開(kāi)動(dòng)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(shí)，滴加溶液a和溶液b，注意溶液b先于溶液a開(kāi)始滴加，注意控制滴加速度，溶液a 于1. 5 3. 5小時(shí)內(nèi)滴完，溶液b于2 4小時(shí)內(nèi)滴完，滴加完畢后，在50°C 70°C溫度下， 繼續(xù)保溫聚合反應(yīng)0. 5 2. 5小時(shí)，降至室溫，待中和；③中和步驟②聚合反應(yīng)制得物料，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)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(jù)權(quán)利要求4的超高減水率的聚羧酸系減水劑的制備方法，其特征在于步驟②中所述合成工藝參數(shù)為聚合反應(yīng)溫度為 65°C，溶液a滴加時(shí)間為2 3小時(shí)，溶液b 滴加時(shí)間為2. 5 3. 5小時(shí)，保溫聚合反應(yīng)時(shí)間1 2小時(shí)。
6.一種據(jù)權(quán)利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑的使用方法，其特征在于凈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(quán)利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑的應(yīng)用，其特征在于適用于對(duì)混凝土強(qiáng)度要求較高的高層建筑物、大跨度橋梁、海洋鉆井平臺(tái)、隧道、大壩、機(jī)場(chǎng)建設(shè)工程中。
全文摘要
本發(fā)明是一種超高減水率的聚羧酸系減水劑及其制備方法和使用方法，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。由如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組成不飽和聚醚(I)100，丙烯酸10～18，丙烯酰胺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(jiǎn)單，操作方便，原料成本較低，減水率超高的聚羧酸系減水劑、制備方法及使用方法。用自行制備的不飽和聚醚(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(yīng)市場(chǎng)，降低了原料成本，穩(wěn)定了原料價(jià)格。適用于對(duì)水泥混凝土強(qiáng)度要求較高的高層建筑物、大跨度橋梁、海洋鉆井平臺(tái)、隧道、大壩、機(jī)場(chǎng)建設(shè)工程中。
文檔編號(hào)C04B24/32GK102504139SQ20111038898
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者張?zhí)焖? 杜輝, 王振波, 羅瓊, 董建國(guó) 申請(qǐng)人:上海東大化學(xué)有限公司