一種減縮型聚羧酸系高性能減水劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料中的混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種減縮型聚羧酸系 尚性能減水劑，特別涉及該種減水劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 混凝土因收縮而引起的裂縫或裂紋，會(huì)影響建筑物的外觀、降低混凝土的使用壽 命，甚至?xí)饑?yán)重的混凝土結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題。減水劑已成為混凝土生產(chǎn)中不可或缺的組成 部分，但通常摻加減水劑會(huì)增大混凝土干燥收縮或自收縮，特別是隨著現(xiàn)代混凝土的發(fā)展， 高性能和高強(qiáng)以及流態(tài)混凝土的大量應(yīng)用，致使混凝土收縮問(wèn)題日益突出。其中，聚羧酸系 減水劑由于具有高減水率、保坍性好、分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)及綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為現(xiàn)代混 凝土減水劑的一個(gè)重要發(fā)展方向。而聚羧酸系減水劑雖能改善混凝土干燥收縮的問(wèn)題，但 仍不能有效解決混凝土的開(kāi)裂問(wèn)題。
[0003] 減縮劑是一種通過(guò)降低水泥石孔溶液表面張力而減少水泥基材料收縮的化學(xué)外 加劑，能夠從本質(zhì)上降低混凝土由于失水或自干燥導(dǎo)致的收縮，是抑制高性能混凝土收縮 的重要手段之一，減縮劑的應(yīng)用將來(lái)可能成為一種趨勢(shì)。利用減水劑和減縮劑共摻來(lái)實(shí)現(xiàn) 高性能混凝土的優(yōu)良工作性、高強(qiáng)度和降低因收縮引起的耐久性劣化時(shí)，不但帶來(lái)使用的 不便，兩者還可能存在相容性問(wèn)題。
[0004] 因此，開(kāi)發(fā)具有高減水率、同時(shí)又能有效降低混凝土收縮的減縮型聚羧酸系高性 能減水劑，對(duì)改善混凝土的體積穩(wěn)定性、提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明通過(guò)主、側(cè)鏈基團(tuán)等分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，引入新的聚合單體，提供一種減縮型聚 羧酸系高性能減水劑及其制備工藝。
[0006] 本發(fā)明涉及一種減縮型聚羧酸系高性能減水劑的制備方法，其特征在于，包括以 下步驟：
[0007] 步驟一、含硅共聚物的制備：向裝有溫度計(jì)、攪拌器、恒壓漏斗、氮?dú)鈱?dǎo)入管、回流 冷凝器的四口燒瓶中加入不飽和羧酸及其衍生物、硅烷單體、十二烷基硫酸鈉、醚類(lèi)非離子 乳化劑及水；通氮?dú)獬ンw系中的氧氣，回流、攪拌，加熱并在35°C?40°C預(yù)混1小時(shí)；升 溫至60°C?65°C滴加引發(fā)劑溶液，在2小時(shí)?3小時(shí)內(nèi)恒速滴完，并保溫1小時(shí)?2小時(shí)； 即得含硅共聚物。
[0008] 步驟二、減縮型聚羧酸系高性能減水劑的制備：向四口燒瓶中加入所制備的含硅 共聚物、苯乙烯、異戊烯醇聚氧乙烯醚及水，邊攪拌邊加熱至40°C?45°C，加入氧化劑；接 著將不飽和羧酸及其衍生物、小分子醇、還原劑、鏈轉(zhuǎn)移劑與水配成混合溶液，在2小時(shí)?4 小時(shí)內(nèi)恒速滴完，并保溫2小時(shí)?3小時(shí)；冷卻至30°C后，用液堿中和至pH值6?7,即制 得透明略泛乳白色的減縮型聚羧酸系高性能減水劑。
[0009] 所述硅烷單體包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基乙酰氧基 硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基十二烷基二甲氧基硅烷、y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Y_氨丙基三乙氧基硅烷、Y_甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、Y_ (2, 3-環(huán)氧丙氧）丙基 二甲氧基娃燒中的一種以上。
[0010] 所述醚類(lèi)非離子乳化劑為壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、二芐基異丙苯 基酚聚氧乙烯醚、芐基二甲基酚聚氧乙烯醚或苯乙基酚聚氧乙烯醚中的一種以上，用量為 不飽和羧酸及其衍生物和硅烷單體質(zhì)量之和的1. 0%?4. 5%。
[0011] 所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸鹽類(lèi)，包括過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鈉中的一種以上，其 用量為不飽和羧酸及其衍生物和硅烷單體質(zhì)量之和的0. 3%?1. 2%。
[0012] 所述硅烷單體與不飽和羧酸及其衍生物的質(zhì)量比為（4?12) : (96?88)。
[0013] 所述氧化劑為過(guò)氧化氫或叔丁基過(guò)氧化氫，其用量為反應(yīng)單體總重量的0. 5%? 1. 8 % ;所述的還原劑為抗壞血酸或甲醛合次硫酸氫鈉，其用量為反應(yīng)單體總重量的 0? 2%?0? 6%〇
[0014] 所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙醇、巰基乙酸或3-巰基丙酸，用量為反應(yīng)單體總重量的 0. 2%?1. 5%，更優(yōu)用量為反應(yīng)單體總重量的0. 3%?0. 7%。
[0015] 所述不飽和羧酸及其衍生物為馬來(lái)酸、（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酸甲酯、（甲 基）丙烯酸乙酯、（甲基）丙烯酸丙酯、（甲基）丙烯酸丁酯中的一種以上。
[0016] 所述小分子醇為1，2-丙二醇、一縮二丙二醇、異丙醇、叔丁醇或異丁醇中的一種 以上。
[0017] 所述異戊烯醇聚氧乙烯醚、含硅共聚物、苯乙烯、不飽和羧酸及其衍生物、小分子 醇的質(zhì)量比為（66.0 ?80.5) : (11.1 ?17.8) : (0.7 ?1.8) : (7. 2 ?11.1) : (0.5 ? 3. 0)〇
[0018] 本發(fā)明的有益效果：
[0019] 由于分子結(jié)構(gòu)中含有減縮基團(tuán)，能有效降低水溶液的表面張力，從而有效降低混 凝土的收縮，改善混凝土的體積穩(wěn)定性；本發(fā)明采用常壓生產(chǎn)，設(shè)備要求低，操作方便，有利 于工業(yè)化生產(chǎn)，且產(chǎn)品中不含氯離子，對(duì)混凝土中的鋼筋無(wú)銹蝕危害。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下用具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手 段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
[0021] 實(shí)施例1 :
[0022] 步驟一、含硅共聚物的制備：向裝有溫度計(jì)、攪拌器、恒壓漏斗、氮?dú)鈱?dǎo)入管、回流 冷凝器的四口燒瓶中加入13. 5份丙烯酸、11. 0份丙烯酸丁酯、373. 5份丫 _甲基丙烯酰氧 丙基三甲氧基硅烷、3. 95份十二烷基硫酸鈉、5. 92份辛基酚聚氧乙烯醚及435. 8份水；通氮 氣除去體系中的氧氣，回流、攪拌，加熱并在35 °C?40 °C預(yù)混1小時(shí)；升溫至60 °C?65 °C滴 加2. 39份過(guò)硫酸鉀與65. 6份水配成的引發(fā)劑溶液，在2小時(shí)?3小時(shí)內(nèi)恒速滴完，并保溫 1小時(shí)?2小時(shí)；即得含硅共聚物GWJ-1。
[0023] 步驟二、減縮型聚羧酸系高性能減水劑的制備：在裝有攪拌器、溫度計(jì)的四口瓶中 加入32. 8份GWJ-1、2. 9份苯乙烯、165. 4份異戊烯醇聚氧乙烯醚及121. 7份水；邊攪拌邊加 熱至40°C?45°C，加入1. 58份叔丁基過(guò)氧化氫；將19. 4份丙烯酸、0. 68份抗壞血酸、0. 70 份巰基乙醇與4. 5份異丙醇加入62. 3份水中，配成混合液，并在3小時(shí)?5小時(shí)滴完；滴加 完畢后恒溫反應(yīng)1小時(shí)?2小時(shí)；反應(yīng)完畢后待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至30°C后，加19. 6份液堿調(diào) 節(jié)pH值為6?7,即得透明略泛乳白色的減縮型聚羧酸系高性能減水劑JSG-1。
[0024] 實(shí)施例2:
[0025] 步驟一、含硅共聚物的制備：向裝有溫度計(jì)、攪拌器、恒壓漏斗、氮?dú)鈱?dǎo)入管、回流 冷凝器的四口燒瓶中加入10. 3份甲基丙烯酸、25. 5份丙烯酸甲酯、364. 2份乙烯基三甲氧 基硅烷、4. 08份十二烷基硫酸鈉、4. 46份苯乙基酚聚氧乙烯醚及443. 6份水；通氮?dú)獬ンw 系中的氧氣，回流、攪拌，加熱并在35°C?40°C預(yù)混1小時(shí)；升溫至60°C?65°C滴加2. 44 份過(guò)硫酸銨與58. 6份水配成的引發(fā)劑溶液，在2小時(shí)?3小時(shí)內(nèi)恒速滴完，并保溫1小時(shí)? 2小時(shí)；即得含硅共聚物GWJ-2。
[0026] 步驟二、減縮型聚羧酸系高性能減水劑的制備：在裝有攪拌器、溫度計(jì)的四口瓶中 加入26. 8份GWJ-2、3. 1份苯乙烯、171. 7份異戊烯醇聚氧乙烯醚及132. 6份水；邊攪拌邊 加熱至40°C?45°C，加入1. 80份過(guò)氧化氫；將20. 5份甲基丙烯酸、0. 86份抗壞血酸、0. 91 份巰基乙酸與2. 9份叔丁醇加入58. 7份水中，配成混合液，3小時(shí)?5小時(shí)滴完，滴加完畢 后恒溫反應(yīng)1小時(shí)?2小時(shí)；反應(yīng)完畢后待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至30°C后，加19. 4份液堿調(diào)節(jié)pH 值為6?7,即得透明略泛乳白色的減縮型聚羧酸系高性能減水劑JSG-2。
[0027] 實(shí)施例3 :
[0028] 步驟一、含硅共聚物的制備：向裝有溫度計(jì)、攪拌器、恒壓漏斗、氮?dú)鈱?dǎo)入管、回流 冷凝器的四口燒瓶中加入27. 7份丙烯酸、15. 8份甲基丙烯酸乙酯、352. 4份Y_氨丙基三 乙氧基硅烷、3. 92份十二烷基硫酸鈉、6. 73份壬基酚聚氧乙烯醚及441. 4份水；通氮?dú)獬?體系中的氧氣，回流、攪拌，加熱并在35 °C?40 °C預(yù)混1小時(shí)；升溫至60 °C?65 °C滴加2. 78 份過(guò)硫酸鈉與58. 9份水配成的引發(fā)劑溶液，在2小時(shí)?3小時(shí)內(nèi)恒速滴完，并保溫1小時(shí)? 2小時(shí)；即得含硅共聚物GWJ-3。
[0029] 步驟二、減縮型聚羧酸系高性能減水劑的制備：在裝有攪拌器、溫度計(jì)的四口瓶中 加入29. 6份GWJ-3、2. 1份苯乙烯、175. 3份異戊烯醇聚氧乙烯醚及167. 9份水；邊攪拌邊 加熱至40°C?45°C，加入2. 25份過(guò)氧化氫；將18. 2份馬來(lái)酸、1. 16份甲醛合次硫酸氫鈉、 1. 38份巰基乙醇與4. 8份異丙醇加入59. 6份水中，配成混合液，3小時(shí)?5小時(shí)滴完，滴加 完畢后恒溫反應(yīng)1小時(shí)?2小時(shí)；反應(yīng)完畢后待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至30°C后，加18. 3份液堿