三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及到三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑的制備方法，包括有以下步驟：1)選取原材料；2)將所述聚醚大單體、丙烯酸、馬來酸三異丙醇胺酯攪拌溶解，得到均勻溶液，再加入氧化劑，攪拌得到均勻溶液；3)將步聚2)中所得到均勻溶液中，一次性加入還原劑及鏈轉移劑混合物，并繼續(xù)攪拌，加入適當去離子水，得到早強型聚羧酸減水劑。本發(fā)明具有以下主要的優(yōu)點：1.具有高減水率，可有效分散水泥顆粒，促進早期水化；2.在水泥水化的堿性環(huán)境中可緩慢釋放出三異丙醇胺，從而進一步促進水化，提高早期強度，但不影響漿體的初始流動性；3.本發(fā)明制備工藝為一步法及一次性投料，工藝簡單，反應周期短。
【專利說明】三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑材料領域，具體涉及到一種三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑的制備方法。
【背景技術】
[0002]聚羧酸減水劑的優(yōu)良性能，如高減水率、高保坍性已被業(yè)內人士普遍認可，但對于預制構建工程，低溫條件下的高早期強度，傳統(tǒng)的聚羧酸減水劑存在明顯的性能缺陷。通常通過分子結構中引入強吸附基團，讓減水劑分子快速吸附于水泥顆粒表面，從而被水化產(chǎn)物快速消耗，從而減小減水劑對水化產(chǎn)物形成的抑制作用，并非早強，而是降低減水劑的緩凝效果；另外，可復配硫酸鈉、三乙醇胺、三異丙醇胺等早強劑來提高早期水化程度，從而提高早期強度。
[0003]專利201210108931.4公開了一種早強型聚羧酸減水劑，該早強型聚羧酸減水劑通過如下方法制備而成:首先通過5 %~14 %單體a，80 %~92 %分子量M = 2000~5000的改性型低泡聚醚單體b，和2%~7%單體c在60°C~80°C水溶液中發(fā)生共聚反應得到共聚反應物，a+b+c的總量按重量計為100% ;然后在共聚物中加入PH值調節(jié)劑進行中和反應，將共聚物的PH值調至7.0-7.5 ;最后在共聚物中加入有機或無機早強催化組分。此方法制備的早強型聚羧酸減水劑方法復雜，不易工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004]專利201310346345.8公開了一種高早強型聚羧酸減水劑及其制備方法，所述高早強型聚羧酸減水劑為液態(tài)，固含量為40%。此方法所制備的含有酯化醇胺基、磺酸基、酰胺基、羧基、甲基烯丙基聚氧乙烯醚側鏈的減水劑，雖然含有酯化醇胺基，但其合成過程為滴加過程，且溫度較高，反應條件不易控制。
[0005]專利201310420767.5公開了一種醚類早強型聚羧酸減水劑及其制備方法，該減水劑由不飽和酯、二乙醇單異丙醇胺(DIEPA)，2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚(TPEG)等作為主要化學合成原料，在催化劑、引發(fā)劑、鏈轉移劑等的作用下，于一定條件經(jīng)酰胺化和共聚過程，得到一種具有兩性結構的高分子聚合物。該減水劑分子結構中存在親水的羥基、羧基、酰胺基與磺酸基，憎水的碳鏈和具有一定空間位阻效應的聚氧乙烯聚氧丙烯醚長鏈結構。其中含N基團能明顯提高混凝土早期強度，所以該產(chǎn)品適用于需要提高早期強度的混凝土預制構件中。但改專利中采用二乙醇單異丙醇胺，同時材料用滴加工藝，反應溫度為50-70°C，與本發(fā)明存在著較大的區(qū)別。
[0006]專利201310420696.9公開了一種酯類早強型聚羧酸減水劑的制備方法，制備技術方案為:分別通過酰胺化反應制備酰胺小單體、酯化反應制備酯化大單體，然后與其它不飽和單體一起進行自由基共聚合反應，得到一種酯類早強型聚羧酸減水劑。其主要采用丙烯酸酯與醇胺反應交換反應，生產(chǎn)酯化醇胺。
[0007] 總而言之，目前還沒有一種適應性廣泛、兼容性強、工藝簡單、性能優(yōu)異的早強型聚羧酸減水劑。
【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的是在于提供一種可有效提高混凝土早期強度而不降低其流動性、后期強度的三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑的制備方法。
[0009]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案:三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于，包括有以下步驟:
[0010]I)選取原材料:按50~70wt%的聚醚大單體、10~30wt%丙烯酸、10~30wt%馬來酸三異丙醇胺酯、0.5~1.0wt%的氧化劑、0.5~1.0wt%的還原劑和0.5~1.0wt%%的鏈轉移劑，選取原材料；
[0011]2)將所述聚醚大單體、丙烯酸、馬來酸三異丙醇胺酯攪拌溶解，得到均勻溶液，再加入氧化劑，攪拌得到均勻溶液；
[0012]3)將步聚2)中所得到均勻溶液中，一次性加入還原劑及鏈轉移劑混合物，并繼續(xù)攪拌5.0h，加入適當去離子水，得到早強型聚羧酸減水劑。
[0013]按上述方案，馬來酸三異丙醇胺酯的制備方法為:將馬來酸酐與三異丙醇胺混合均勻，摩爾比為1:1，并加入占馬來酸酐與三異丙醇胺總質量0.02 %的硫酸銅，攪拌均勻，緩慢升溫至80°C，攪拌10小時，得到馬來酸三異丙醇胺酯。
[0014]按上述方案，所述的氧化劑為雙氧水和叔丁基過氧化氫混合而成，其摩爾比為1:1o
[0015]按上述方案，所述的還原劑為亞硫酸氫鈉和L-抗壞血酸混合而成，其摩爾比為1:1o
[0016]按上述方案，所述的鏈轉移劑為巰基乙酸和巰基乙醇混合而成，其摩爾比為1:1。
[0017]按上述方案，所述的聚醚大單體為TPEG-2400大單體(烯丙基聚氧乙烯醚)。
[0018]本發(fā)明所述的各原材料所起的作用是:
[0019]聚醚大單體(TPEG):通過與丙烯酸和馬來酸三異丙醇胺酯進行自由基共聚，得到性能優(yōu)良的聚羧酸減水劑產(chǎn)品。在聚羧酸減水劑中作為支鏈。
[0020]丙烯酸:通過與聚醚大單體(TPEG)和馬來酸三異丙醇胺酯進行自由基共聚，得到性能優(yōu)良的聚羧酸減水劑產(chǎn)品。共聚后作為聚羧酸減水劑中的主鏈。
[0021]馬來酸三異丙醇胺酯:通過與聚醚大單體(TPEG)和丙烯酸進行自由基共聚，得到性能優(yōu)良的聚羧酸減水劑產(chǎn)品。共聚后作為聚羧酸減水劑中的主鏈。
[0022]氧化劑還原劑:氧化劑和還原劑作為氧化還原引發(fā)體系可以產(chǎn)生自由基，引發(fā)單體聚合，該體系的活化能低，在較低溫度下也能獲得較快的反應速率。
[0023]鏈轉移劑溶液:能夠有效效地使鏈增長自由基發(fā)生自由基轉移的物質。用以調節(jié)聚合物的相對分子質量。
[0024]本發(fā)明的技術原理:混凝土早期強度與水化產(chǎn)物的形成有關。本發(fā)明制備的三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑具有高減水率，可達到35%，可有效分散顆粒，提高顆粒與水的基礎面積；另一方面，在水泥水化的堿性環(huán)境中，三異丙醇胺酯緩慢水解，釋放出小分子的三異丙醇胺，促進早期礦物的水化，從而提高早期強度?；谶@兩方面的機理，三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑可有效提高早期強度。
[0025]本發(fā)明與同類產(chǎn)品和工藝相比，具有以下主要的優(yōu)點:
[0026]1.本發(fā)明的三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑具有高減水率，可有效分散水泥顆粒，促進早期水化；
[0027]2.本發(fā)明制備的三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑在水泥水化的堿性環(huán)境中可緩慢釋放出三異丙醇胺，從而進一步促進水化，提高早期強度，但不影響漿體的初始流動性。
[0028]3.本發(fā)明制備工藝為一步法及一次性投料，工藝簡單，反應周期短，可作為輔助材料廣泛應用各種混凝土。
【具體實施方式】
[0029]為更進一步說明本發(fā)明的內容，特別例舉以下實施例對本發(fā)明做進一步的詳細描述。實施例以說明的方式給出，但絕不僅僅局限于本發(fā)明的內容。本發(fā)明的保護范圍以權利要求說明書為準。
[0030]實施例1-8配比如表1所示，其性能如表2所示，具體實施過程如下:
[0031]I)將TPEG- 2400大單體、馬來酸三異丙醇胺、丙烯酸攪拌溶解，得到均勻溶液，再加入氧化劑，攪拌得到均勻溶液；所述的氧化劑為雙氧水和叔丁基過氧化氫混合而成，其摩爾比為I:1 ；
[0032]2)將步聚I)中所得到均勻溶液中，一次性加入還原劑及鏈轉移劑混合物，并繼續(xù)攪拌5.0h,加入適當去離子水，得到固含量40 %的早強型聚羧酸減水劑；所述的還原劑為亞硫酸氫鈉和L-抗壞血酸混合而成，其摩爾比為1:1 ;所述的鏈轉移劑為巰基乙酸和巰基乙醇混合而成，其摩爾比為1:1。
[0033]表1實施例材料配比
[0034]
【權利要求】
1.三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于，包括有以下步驟: 1)選取原材料:按50~70wt%的聚醚大單體、10~30wt%丙烯酸、10~30wt%馬來酸三異丙醇胺酯、0.5~1.0wt%的氧化劑、0.5~1.0wt%的還原劑和0.5~1.0wt%%的鏈轉移劑，選取原材料； 2)將所述聚醚大單體、丙烯酸、馬來酸三異丙醇胺酯攪拌溶解，得到均勻溶液，再加入氧化劑，攪拌得到均勻溶液； 3)將步聚2)中所得到均勻溶液中，一次性加入還原劑及鏈轉移劑混合物，并繼續(xù)攪拌5.0h，加入適當去離子水，得到早強型聚羧酸減水劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于馬來酸三異丙醇胺酯的制備方法為:將馬來酸酐與三異丙醇胺混合均勻，摩爾比為1: 1，并加入占馬來酸酐與三異丙醇胺總質量0.02 %的硫酸銅，攪拌均勻，緩慢升溫至80°C，攪拌10小時，得到馬來酸三異丙醇胺酯。
3.根據(jù)權利要求1 或2所述的三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于:所述的氧化劑為雙氧水和叔丁基過氧化氫混合而成，其摩爾比為1:1。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于:所述的還原劑為亞硫酸氫鈉和L-抗壞血酸混合而成，其摩爾比為1:1。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于:所述的鏈轉移劑為巰基乙酸和巰基乙醇混合而成，其摩爾比為1:1。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的三異丙醇胺改性的早強型聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于:所述的聚醚大單體為TPEG-2400大單體。
【文檔編號】C08F2/38GK103936934SQ201410187323
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權日:2014年5月6日
【發(fā)明者】譚洪波, 戚長亞, 馬保國, 汪杰, 代駐端 申請人:武漢理工大學