本發(fā)明屬于建筑材料
技術領域：
，具體涉及一種聚羧酸鹽混凝土減水劑及制備方法和應用。
背景技術：
：減水劑作為水泥混凝土的重要外加劑，其質(zhì)量的好壞對實體工程的質(zhì)量有著至關重要的影響。其中，聚羧酸系高性能減水劑不僅具有高減水率、可改善混凝土孔結構和密實度等優(yōu)點，而且能控制混凝土的坍落度損失，以及混凝土的引氣、緩凝、泌水等問題。此外，它與不同種類的水泥都有較好的相容性，即使在低摻量時也能使混凝土具有較高的流動性，并且在較低水灰比時也具有低粘度及坍落度經(jīng)時變化小的特點。因此，聚羧酸系混凝土減水劑的研發(fā)和推廣一直是目前研究的熱點。聚羧酸減水劑從技術和市場來看發(fā)展非常迅速，現(xiàn)有技術公開了很多聚羧酸減水劑及其相應的制備方法。比如，公開號為CN101792281A的發(fā)明專利公開了一種聚羧酸減水劑的合成方法，反應起始溫度70-90℃，反應時間長達6-8h，其反應溫度高、時間長、能耗高、原料的制備方法復雜而且使用甲苯溶劑對環(huán)境產(chǎn)生污染，另外，公開號為CN101575403的發(fā)明專利公開了一種聚羧酸減水劑的制備方法，體系反應溫度需要大于80℃才能發(fā)生聚合反應。我國對聚羧酸減水劑的研究起步較晚，很大一部分技術不是特別成熟，材料的來源和質(zhì)量也不太穩(wěn)定，在快速發(fā)展的同時為了追求高減水率，市場上的減水劑產(chǎn)品品質(zhì)不一、良莠不齊，其性能和效用在常規(guī)施工項目工地試驗室中無法得以有效檢測，導致許多聚羧酸減水劑在實際應用過程中，出現(xiàn)泌水、板結、和易性差等缺陷；而且我國水泥廠眾多，水泥種類、成分、工藝不盡相同，導致大多數(shù)聚羧酸減水劑與水泥相容性差，對環(huán)境適應性弱，給施工帶來很大困難。因此，開發(fā)生產(chǎn)能耗低、環(huán)境污染小、質(zhì)量波動弱，適應性良好的聚羧酸減水劑具有十分重要的意義。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的上述缺點，本發(fā)明提供了一種聚羧酸減水劑及其制備方法，具有較高的減水率，凈漿流動性能優(yōu)良，可抑制混凝土的坍落度損失，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：為此，本發(fā)明提供了一種聚羧酸鹽混凝土減水劑，由異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸兩種單體聚合而成，所述異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸的摩爾比為1：(3.5-5.5)。所述異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸的摩爾比為1：5。所述不飽和羧酸為丙烯酸、甲基丙烯酸或馬來酸酐。本發(fā)明還提供了一種聚羧酸鹽混凝土減水劑的制備方法，包括以下步驟：步驟1）在反應容器中加入異丁烯醇聚氧乙烯醚單體和水，異丁烯醇聚氧乙烯醚單體與水的摩爾比為1：(85-95)，待攪拌完全溶解后，再加入氧化劑，氧化劑與異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸兩種單體總摩爾量的摩爾比為1：(7-15)，攪拌混合均勻；步驟2）將配方比的不飽和羧酸加水稀釋攪拌均勻，作為滴加組分A，不飽和羧酸與水的摩爾比為（1-1.5）：1；在一定量水中加入鏈轉(zhuǎn)移劑和還原劑攪拌均勻，作為滴加組分B，其中，鏈轉(zhuǎn)移劑與兩種單體總摩爾量的摩爾比為1：（21-30），還原劑與兩種單體總摩爾量的摩爾比為1：（148-200），鏈轉(zhuǎn)移劑和還原劑的總摩爾量與水的摩爾比為1：（40-65）；步驟3）同時將滴加組分A和滴加組分B分別向步驟1）反應器中配制的溶液中滴加，滴加組分A的滴加時間控制在2-3h內(nèi)滴加完，滴加組分B的滴加時間控制在2.5-3.5h內(nèi)滴加完，溫度為25-40℃，滴加完后繼續(xù)保溫反應2-3h；步驟4）反應完后調(diào)節(jié)體系pH至7-8，制得聚羧酸鹽混凝土減水劑。所述氧化劑為過氧化氫、過硫酸鉀或過硫酸銨。所述還原劑為維生素C、亞硫酸氫鈉或硫酸亞鐵。所述鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸、巰基丙酸。本發(fā)明還提供了一種聚羧酸鹽混凝土減水劑在配制混凝土中的應用。所述聚羧酸減水劑的用量為混凝土中膠凝材料總量的0.5wt%-1.2wt%。本發(fā)明的有益效果是：（1）本發(fā)明聚羧酸鹽減水劑具有較高的減水率，良好的凈漿流動性，而且適應性強，保證了混凝土優(yōu)異的工作性和耐久性；（2）本發(fā)明選擇氧化還原體系產(chǎn)生自由基使聚合反應可在常溫進行，而且降低了反應時間，能大幅度節(jié)約能源消耗，增加生產(chǎn)效率、節(jié)約人工成本，并可減少對環(huán)境的污染，適于工業(yè)化應用；（3）本發(fā)明所采用的原材料來源豐富，綜合性價比高，具有很強的市場競爭力。下面將做進一步詳細說明。具體實施方式本發(fā)明提供了一種聚羧酸鹽混凝土減水劑，由異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸兩種單體聚合而成，所述異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸的摩爾比為1：(3.5-5.5)。聚羧酸鹽混凝土減水劑的制備方法，包括以下步驟：步驟1）在反應容器中加入異丁烯醇聚氧乙烯醚單體和水，異丁烯醇聚氧乙烯醚單體與水的摩爾比為1：(85-95)，待攪拌完全溶解后，再加入氧化劑，氧化劑與異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸兩種單體總摩爾量的摩爾比為1：(7-15)，攪拌混合均勻；步驟2）將配方比的不飽和羧酸加水稀釋攪拌均勻，作為滴加組分A，不飽和羧酸與水的摩爾比為（1-1.5）：1；在一定量水中加入鏈轉(zhuǎn)移劑和還原劑攪拌均勻，作為滴加組分B，其中，鏈轉(zhuǎn)移劑與兩種單體總摩爾量的摩爾比為1：（21-30），還原劑與兩種單體總摩爾量的摩爾比為1：（148-200），鏈轉(zhuǎn)移劑和還原劑的總摩爾量與水的摩爾比為1：（40-65）；步驟3）同時將滴加組分A和滴加組分B分別向步驟1）反應器中配制的溶液中滴加，滴加組分A的滴加時間控制在2-3h內(nèi)滴加完，滴加組分B的滴加時間控制在2.5-3.5h內(nèi)滴加完，溫度為25-40℃，滴加完后繼續(xù)保溫反應2-3h；步驟4）反應完后調(diào)節(jié)體系pH至7-8，制得聚羧酸鹽混凝土減水劑。實施例1：本實施例提供了一種聚羧酸鹽混凝土減水劑，由異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸兩種單體聚合而成，所述異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸的摩爾比為1：5。制備過程：步驟1）向裝有攪拌器的反應容器中加入430g（0.179mol）的異丁烯醇聚氧乙烯醚和296g（16.44mol）水，再加入2.5g（0.0735mol）雙氧水，攪拌使其溶解；步驟2）配制滴加組分A：64g（0.888mol）丙烯酸加入14g（0.777mol）水中攪拌均勻；配制滴加組分B：40g（2.22mol）水中加入3.38g（0.037mol）巰基乙酸和0.96g（0.00545mol）維生素C后攪拌均勻；步驟3）同時將滴加組分A和滴加組分B向步驟1）反應器中配制的溶液中滴加，滴加時間控制在2-3h內(nèi)滴加完，繼續(xù)保溫2h；用30%氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)體系pH至7-8，即制得一種聚羧酸鹽混凝土減水劑。其中，異丁烯醇聚氧乙烯醚的相對分子量為2400。不飽和羧酸為丙烯酸，氧化劑為過氧化氫，還原劑為維生素C，鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸。實施例2：本實施例提供了一種聚羧酸鹽混凝土減水劑，由異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸兩種單體聚合而成，所述異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸的摩爾比為1：3.5。制備過程：步驟1）向裝有攪拌器的反應容器中加入440g（0.183mol）的異丁烯醇聚氧乙烯醚和300g（16.66mol）水，再加入23.49g（0.087mol）過硫酸鉀，攪拌使其溶解；步驟2）配制滴加組分A：54g（0.628mol）甲基丙烯酸加入11g（0.61mol）水中攪拌均勻；配制滴加組分B：30.5g（1.97mol）水中加入2.47g（0.027mol）巰基乙酸和0.437g（0.0042mol）亞硫酸氫鈉后攪拌均勻；步驟3）同時將滴加組分A和滴加組分B向步驟1）反應器中配制的溶液中滴加，滴加時間控制在2-3h內(nèi)滴加完，繼續(xù)保溫2h；用30%氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)體系pH至7-8，即制得一種聚羧酸鹽混凝土減水劑。其中，不飽和羧酸為甲基丙烯酸，異丁烯醇聚氧乙烯醚的相對分子量為2400，氧化劑為過硫酸鉀，還原劑為亞硫酸氫鈉，鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸。實施例3：本實施例提供了一種聚羧酸鹽混凝土減水劑，由異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸兩種單體聚合而成，所述異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸的摩爾比為1：5。制備過程：步驟1）向裝有攪拌器的反應容器中加入430g（0.179molmol）的異丁烯醇聚氧乙烯醚和296g（16.44mol）水，再加入26.45g（0.116mol）過硫酸銨，攪拌使其溶解；步驟2）配制滴加組分A：64g（0.888mol）丙烯酸加入14g（0.777mol）水中攪拌均勻；配制滴加組分B：49g（2.72mol）水中加入3.98g（0.0376mol）巰基丙酸和1.55g（0.0056mol）硫酸亞鐵后攪拌均勻；步驟3）同時將滴加組分A和滴加組分B向步驟1）反應器中配制的溶液中滴加，滴加時間控制在2-3h內(nèi)滴加完，繼續(xù)保溫2h；用30%氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)體系pH至7-8，即制得一種聚羧酸鹽混凝土減水劑。其中，異丁烯醇聚氧乙烯醚的相對分子量為2400，不飽和羧酸為丙烯酸，氧化劑為過硫酸銨，還原劑為硫酸亞鐵，鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基丙酸。實施例4：本實施例提供了一種聚羧酸鹽混凝土減水劑，由異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸兩種單體聚合而成，所述異丁烯醇聚氧乙烯醚和不飽和羧酸的摩爾比為1：4.1。制備過程：步驟1）向裝有攪拌器的反應容器中加入440g（0.183molmol）的異丁烯醇聚氧乙烯醚和300g（16.66mol）水，再加入4.45g（0.131mol）雙氧水，攪拌使其溶解；步驟2）配制滴加組分A：54g（0.75mol）丙烯酸加入14g（0.611mol）水中攪拌均勻；配制滴加組分B：110g（6.11mol）水中加入3.95g（0.0429mol）巰基乙酸和1.11g（0.0063mol）維生素C后攪拌均勻；步驟3）同時將滴加組分A和滴加組分B向步驟1）反應器中配制的溶液中滴加，滴加時間控制在2-3h內(nèi)滴加完，繼續(xù)保溫2h；用30%氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)體系pH至7-8，即制得一種聚羧酸鹽混凝土減水劑。其中，異丁烯醇聚氧乙烯醚的相對分子量為2400，不飽和羧酸為丙烯酸，氧化劑為過氧化氫，還原劑為維生素C，鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸。實施例5：聚羧酸鹽混凝土減水劑在配制混凝土中的應用，聚羧酸減水劑的用量為混凝土中膠凝材料總量的0.5wt%-1.2wt%。效果檢測：1、將本發(fā)明實施例1到實施例4的產(chǎn)品和標樣按GB/T8077-2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》進行水泥凈漿流動度檢測。其中，標樣為市售常規(guī)使用的聚羧酸減水劑。檢測中使用基準水泥，水灰比為0.29，減水劑摻量為水泥的0.5%（折固計），檢測結果見表1。表1水泥凈漿流動度試驗水泥品種減水劑樣品初始流動度（mm）30min流動度（mm）1h流動度（mm）基準水泥實施例1285×280280×275275×273基準水泥實施例2270×270265×260265×252基準水泥實施例3275×270270×261265×260基準水泥實施例4280×276275×270270×265基準水泥標樣260×250255×246250×240通過以上結果可知，本發(fā)明實施例1至4所合成的聚羧酸減水劑的初始流動度與經(jīng)時流動度均優(yōu)于標樣。初始流動度值反映減水率的高低，初始流動度越大，表明減水率越高，經(jīng)時流動度保留值反映保坍性好壞，經(jīng)時流動度保留值越大，表明保坍性越好，以上結果表明，本發(fā)明合成的減水劑具有優(yōu)良的減水性能和保坍性能。2、根據(jù)GB8076-2008《混凝土外加劑》提供的檢測方法，測試混凝土減水率。混凝土配合比為：水泥380kg/m3、河砂925kg/m3、小石740kg/m3、大石185kg/m3，減水劑折固摻量為0.5%，所得結果如表2所示。表2減水率測定減水劑樣品實施例1實施例2實施例3實施例4標樣減水率25.825.125.325.623.6經(jīng)時損失率14.714.214.314.516.6通過測試數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明實施例1至4所合成的聚羧酸減水劑的減水率有較大幅度的改善，具有高減水率，經(jīng)時損失率明顯較低，具有高保坍性。以上各實施例沒有詳細敘述的方法和結構屬本行業(yè)的公知常識，這里不一一敘述。以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構成對本發(fā)明的保護范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設計均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3