一種聚羧酸減水劑的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料及水泥混凝土外加劑技術領域，具體為一種聚羧酸減水劑及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 混凝土是世界上用量最大、應用最廣泛的建筑材料。數十年來，混凝土技術進入 了新的發(fā)展階段，其應用范圍也在進一步擴大。泵送混凝土、自密實混凝土、水下不分散混 凝土、噴射混凝土、聚合物混凝土等，高強高性能混凝土等新技術的發(fā)展要求混凝土具有調 凝、降低水化熱、流動度、高強、輕質和高耐久性性能，同時還要求制備能耗低、成本低、適于 快速施工的混凝土。
[0003] 為了滿足混凝土高性能的要求，需要加入外加劑對其進行調節(jié)。外加劑能使混凝 頭滿足各種不同的施工要求，且具有投資少、見效快、推廣應用容易、技術經濟效益顯著等 特點。而混凝土減水劑是混凝土外加劑中應用最廣、使用量最大的一種。高性能減水劑是滿 足高性能混凝土要求的重要材料，由于良好的可塑性和優(yōu)良的應用性能，聚羧酸高效減水 劑已逐漸替代萘系、三聚氰胺等縮聚型減水劑，在我國許多重要的工程，如高速鐵路、橋梁、 機場、水利水電等建筑工程中，得到廣泛的應用。而這些工程對高性能混凝土的需要日益旺 盛，這就需要性能好、價格適中的高性能聚羧酸減水劑產品。
[0004]目前國內對聚羧酸減水劑的制備方法主要有兩種：①先酯化后聚合的方法，即甲 基丙烯酸或丙烯酸首先與甲氧基聚乙二醇進行酯化反應形成帶雙鍵的大單體，然后帶雙鍵 的大單體在于甲基丙烯酸或丙烯酸聚合，獲得高效聚羧酸減水劑。此方法需要先合成大單 體，再聚合，制備工藝復雜，成本高，且酯化反應是可逆反應，需要及時除去生產物水，才能 使反應向生產大單體的方向進行，增加了反應的難度及復雜度。②直接聚合法，即帶有雙鍵 的醚類或醇類大分子與丙烯酸或馬來酸酐，在鏈轉移劑及引發(fā)劑的作用下，直接反應聚合 生成聚羧酸減水劑，直接聚合法生成工藝簡單，無中間物質產生，且反應產物聚羧酸減水劑 效果好，是目前比較常用的一種制備聚羧酸減水劑的方法。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種制備簡單、成本低、減水效率高、與水泥，混凝土相容 性好，提高混凝土流動性、坍落度、超強性、耐久性等的聚羧酸減水劑。本發(fā)明通過以下技術 方案來實現：
[0006] 一種聚羧酸減水劑的制備方法，包括以下步驟：
[0007] 1)在攪拌的作用下，向反應容器中加入甲基烯丙基聚乙二醇，并加入去離子水使 其溶解；
[0008] 2)邊攪拌邊加熱至甲基烯丙基聚乙二醇完全溶解，當溫度達到65~80°C時，分別 向反應容器中滴加丙烯酰胺和十二烷基本磺酸鈉3~4. 5小時，并同時滴加過引發(fā)劑及鏈 轉移劑4~6小時；
[0009] 3)滴加完后保溫4個小時，降溫到35°C，加入堿液調節(jié)PH值至6~7即可得到聚 羧酸減水劑。
[0010] 作為一種優(yōu)選，所述甲基烯丙基聚乙二醇和去離子水的質量比為1:2~3。
[0011] 作為一種優(yōu)選，所述甲基烯丙基聚乙二醇和丙烯酰胺和質量比為1:2~4。
[0012] 作為一種優(yōu)選，所述十二烷基本磺酸鈉為甲基烯丙基聚乙二醇質量的1~3%。
[0013] 作為一種優(yōu)選，所述引發(fā)劑為過硫酸銨，且過硫酸銨為甲基烯丙基聚乙二醇質量 的1~6 % 〇
[0014] 作為一種優(yōu)選，所述鏈轉移劑為疏基乙酸，且疏基乙酸為甲基烯丙基聚乙二醇質 量的1~5%。
[0015] 作為一種優(yōu)選，所述堿液為濃度35%的氫氧化鈉溶液。
[0016] 本發(fā)明所述聚羧酸減水劑的制備方法是具有雙鍵的甲基烯丙基聚乙二醇大單體 與丙烯酰胺小單體在鏈轉移劑與引發(fā)劑的作用下通過雙鍵斷裂聚合反應生成的減水劑。本 反應中，用丙烯酰胺代替了常規(guī)方法中的丙烯酸或甲基丙烯酸，是因為丙烯酸、甲基丙烯酸 中雙鍵的活性較高，而甲基烯丙基聚乙二醇的雙鍵活性較低，在兩者共聚反應時，會導致大 量丙烯酸、甲基丙烯酸分子自聚，降低了產物的合成率，增加了使用成本，同時制備出的減 水劑堿水性能減弱，減小了對混凝土的作用效果。丙烯酰胺的雙鍵活性較低，在反應過程中 能更好與甲基烯丙基聚乙二醇雙鍵發(fā)生斷裂聚合，而不易發(fā)生丙烯酰胺自聚合反應。
[0017] 反應中需要溫度達到65~80°C時才能開始滴加丙烯酰胺，是因為甲基丙烯基聚 乙二醇中雙鍵活性較弱，需要較高的溫度來增加雙鍵的活性，給雙鍵斷裂提供能量，有利于 后續(xù)與丙烯酰胺的聚合反應。
[0018] 聚羧酸減水劑對水泥混凝土的作用效果，并不是通過化學反應來實現，而是通過 改變水泥混凝土顆粒的表面吸附性質，起到分散減水的作用。本發(fā)明制備方法中，加入了 十二烷基磺酸鈉，是一種帶負電的陰離子表面吸附活性劑，其加入可以加強減水劑與水泥 混凝土顆粒表面的吸附性能。將聚羧酸減水劑加入到水泥混凝土中，并充分攪拌混合均勻， 這時加入的減水劑分子會與混凝土發(fā)生吸附作用，大量的聚羧酸減水劑分子會附著在混凝 土顆粒分子的表面上，因為減水劑本身帶有帶負電的親水基，所以被減水劑吸附的混凝土 表面也會帶有負電。十二烷基磺酸鈉的加入，一方面是作為表面吸附活性劑，可以加強減水 劑對混凝土顆粒的表面吸附性能，同時因為帶有負電，可以增強減水劑的負電效果，加大混 凝土顆粒表面的負電荷量，表面電荷吸附飽和也就越快?；炷令w粒之間由于帶有相同的 電性，根據同性相斥的原理，混凝土顆粒之間會相互排斥，產生很大的相互排斥力，導致水 泥顆粒之間的粘連結構容易遭到破壞，逐漸分散于水溶劑中，增大水泥在混凝土攪拌中的 流動性能，減少攪拌時間，提高效率，更好的起到防粘連的效果。
[0019] 過硫酸銨作為制備過程中的引發(fā)劑，可以加強反應甲基烯丙基聚乙二醇雙鍵的斷 裂，提高轉換效率，具有易溶于水，價格便宜，引發(fā)活性高等特點。疏基乙酸作為制備過程的 鏈轉移劑，可以改善產品分子量及分子量分布，達到改善產品性能的目的。
[0020] 反應過程中，采用連續(xù)滴加的方式將小單體、引發(fā)劑及鏈轉移劑加入，其目的是通 過陸續(xù)補充小單體和引發(fā)劑，以保持體系中單體組成不變，得到的產品共聚物組成比較均 一。同時，引發(fā)劑的滴加時間必須大于聚合小單體的滴加時間，因為，丙烯酰胺小單體只有 在引發(fā)劑的存在下才能發(fā)生自由聚合發(fā)揚，如果引發(fā)劑限于聚合單體滴加完成，剩余的丙 烯酰胺將無法進行聚合或者發(fā)生自聚而影響產品的性能及質量，所以本制備方法中滴加引 發(fā)劑的時間大于丙烯酰胺的滴加時間。
[0021] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用丙烯酰胺作為反應單體，其雙鍵活性較低，自聚比 例低，提高了與甲基烯丙基聚乙二醇的聚合反應，減少了對原材料的浪費，降低了成本。同 時引入十二烷基磺酸鈉作為表面吸附活性劑，加強了減水劑與混凝土顆粒表面的吸附性能 及電荷吸附量，提高了顆粒表面電荷飽和效率，減少攪拌時間，增大混凝土的流動性，防粘 連效果更好。本發(fā)明聚羧酸減水劑制備工藝簡單、成本低、減水效率高、與水泥，混凝土相容 性好，能夠有效提高混凝土的流動性、坍落度、超強性和