一種聚羧酸系陽離子抗泥劑及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚羧酸系陽離子抗泥劑及其制備方法和應(yīng)用，涉及混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明采用親水性較差的甲基丙烯酸羥丙酯代替親水性較好的側(cè)鏈單體，合成了一種帶有部分陽離子電荷的單體，采用丙烯酸和甲基丙烯磺酸鈉作為陰離子吸附單體，通過自由基聚合反應(yīng)合成了小分子聚合物。經(jīng)實驗證明，在骨料含泥量相同的條件下，添加有本發(fā)明抗泥劑的聚羧酸減水劑的分散效果明顯增強，提高混凝土初始流動性，降低坍落度損失，混凝土抗壓強度提高1.5～3MPa，對含泥量有很好的抑制作用，適宜工業(yè)化大批量生產(chǎn)。
【專利說明】
一種聚羧酸系陽離子抗泥劑及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚羧酸系陽離子抗泥劑及其制 備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 建筑材料行業(yè)的第三代減水劑是以聚羧酸為代表的高性能減水劑，以其高減水高 保塌的優(yōu)異性能和良好的環(huán)保特性而使其備受建材行業(yè)的青睞。聚羧酸減水劑在混凝土工 程中獲得廣泛應(yīng)用的同時，也暴露了一些明顯的缺陷，特別是砂石中含有的泥土使聚羧酸 系減水劑的性能受到很大影響，導(dǎo)致混凝土流動度差，坍落度損失大。近年來，隨著天然砂 的枯竭，機制砂或質(zhì)量較差的天然砂替代之，加上各種骨料的含泥量居高不降，對聚羧酸系 減水劑性能產(chǎn)生很大影響，導(dǎo)致混凝土流動度差，坍落度損失大。這樣的情況下，就需要研 發(fā)新型減水劑，或者研發(fā)一些抗泥添加劑與現(xiàn)有的聚羧酸系減水劑復(fù)配使用，以消除或減 弱泥含量高對聚羧酸系減水劑產(chǎn)生的負面影響，同時提高混凝土的工作性能。
[0003] 目前，已有少量關(guān)于抗泥劑方面的報道。專利CN102617811A提出了一種兩性乙烯 基聚合物混凝土抗泥劑的制備方法。其制備方法是：利用甲基丙烯酸和聚乙二醇單甲醚進 行酯化反應(yīng)制備聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯，然后再將聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯、 丙烯酸系單體、乙烯基陽離子單體和乙烯基磺酸鹽單體通過自由基引發(fā)聚合制得。專利 CN102775088A提出了一種阻泥型混凝土減水劑及制備方法，通過將季銨鹽型泥土穩(wěn)定劑、 無機鉀鹽、有機磷阻垢劑和聚羧酸減水劑復(fù)配使用。這兩種抗泥劑只針對特定的泥土，適應(yīng) 面不廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種聚羧酸系陽離子抗泥劑及其制備方法。
[0005] 為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0006] 一種聚羧酸系陽離子抗泥劑，由以下重量份的原料制成:順丁烯二酸酐40~60份、 N，N二甲基乙醇胺40~90份、氯乙酸鈉30~50份、丙烯酸30~50份、甲基丙烯酸羥丙酯50~ 70份、甲基丙烯磺酸鈉10~20份、過硫酸鹽1.5~4份、30%的雙氧水1~3份、丙酮140~200 份、VC 2~5份、32 %的氫氧化鈉水溶液40~80份、去離子水適量。
[0007] 優(yōu)選地，由以下重量份的原料制成:順丁烯二酸酐49份、N，N二甲基乙醇胺45份、氯 乙酸鈉47份、丙烯酸36份、甲基丙烯酸羥丙酯65份、甲基丙烯磺酸鈉11.2份、過硫酸鹽2.1 份、30 %的雙氧水2.2份、丙酮150份、VC 2.2份、32 %的氫氧化鈉水溶液40~80份、去離子水 適量。
[0008] 優(yōu)選地，所述過硫酸鹽為過硫酸銨或過硫酸鉀。
[0009] 優(yōu)選地，所述VC為醫(yī)藥級。
[0010]聚羧酸系陽離子抗泥劑的制備方法，包括以下步驟：
[0011] 1)將順丁烯二酸酐溶解在丙酮中，勻速滴加 N，N二甲基乙醇胺，控制滴加時間為 15-20min，在恒溫10-20°C范圍內(nèi)保持5h，然后加熱到65°C蒸去丙酮，冷卻；
[0012] 2)向步驟1)中加入適量去離子水，用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)節(jié)到9,攪拌的同時 加入氯乙酸鈉，在25-40 °C條件下反應(yīng)5h;
[0013] 3)將甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸、VC和甲基丙烯磺酸鈉溶解在適量的去離子水中， 混合均勻，作為A液，另取過硫酸銨、雙氧水溶于適量去離子水中，混合均勻，作為B液；
[0014] 4)將步驟2)的反應(yīng)體系溫度升至30-60°C，同時滴加步驟3)中的A液和B液，控制A 液滴加時間在2-3h，B液滴加時間在2-3.5h，全部滴完后升溫至60-80 °C并保持2-3h;
[0015] 5)用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)整至9,即可得到成品。
[0016] 聚羧酸系陽離子抗泥劑的應(yīng)用，是將聚羧酸系陽離子抗泥劑代替5%_20%的聚羧 酸減水劑，進行復(fù)配使用。
[0017] 本發(fā)明有益效果:本發(fā)明采用親水性較差的甲基丙烯酸羥丙酯代替親水性較好的 側(cè)鏈單體，合成了一種帶有部分陽離子電荷的單體，采用丙烯酸和甲基丙烯磺酸鈉作為陰 離子吸附單體，通過自由基聚合反應(yīng)合成了小分子聚合物。經(jīng)實驗證明，在骨料含泥量相同 的條件下，添加有本發(fā)明抗泥劑的聚羧酸減水劑的分散效果明顯增強，提高混凝土初始流 動性，降低坍落度損失，混凝土抗壓強度提高1.5~3MPa，對含泥量有很好的抑制作用，適宜 工業(yè)化大批量生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0018] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例， 對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部 分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出 創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0019] 實施例1:
[0020] 一種聚羧酸系陽離子抗泥劑，由以下重量份的原料制成：順丁烯二酸酐49份、N，N 二甲基乙醇胺45份、氯乙酸鈉47份、丙烯酸36份、甲基丙烯酸羥丙酯65份、甲基丙烯磺酸鈉 11.2份、過硫酸銨2.1份、30 %的雙氧水2.2份、丙酮150份、VC 2.2份、32 %的氫氧化鈉水溶 液50份、去咼子水適量。
[0021 ]聚羧酸系陽離子抗泥劑的制備方法，包括以下步驟：
[0022] 1)將順丁烯二酸酐溶解在丙酮中，勻速滴加 N，N二甲基乙醇胺，控制滴加時間為 20min，在恒溫10°C范圍內(nèi)保持5h，然后加熱到65°C蒸去丙酮，冷卻；
[0023] 2)向步驟1)中加入200份去離子水，用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)節(jié)到9,攪拌的同 時加入氯乙酸鈉，在30°C條件下反應(yīng)5h;
[0024] 3)將甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸、VC和甲基丙烯磺酸鈉溶解在100份的去離子水 中，混合均勻，作為A液，另取過硫酸銨、雙氧水溶于120份去離子水中，混合均勻，作為B液；
[0025] 4)將步驟2)的反應(yīng)體系溫度升至50°C，同時滴加步驟3)中的A液和B液，控制A液滴 加時間在3h，B液滴加時間在3.5h，全部滴完后升溫至80°C并保持2h;
[0026] 5)用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)整至9,即可得到成品。
[0027] 聚羧酸系陽離子抗泥劑的應(yīng)用，是將聚羧酸系陽離子抗泥劑代替9%的聚羧酸減 水劑，進行復(fù)配使用。
[0028] 實施例2:
[0029] 一種聚羧酸系陽離子抗泥劑，由以下重量份的原料制成：順丁烯二酸酐49份、N，N 二甲基乙醇胺90份、氯乙酸鈉50份、丙烯酸40份、甲基丙烯酸羥丙酯60份、甲基丙烯磺酸鈉 14份、過硫酸銨3.1份、30%的雙氧水1.2份、丙酮150份、VC 2份、32%的氫氧化鈉水溶液55 份、去尚子水適量。
[0030] 聚羧酸系陽離子抗泥劑的制備方法，包括以下步驟：
[0031] 1)將順丁烯二酸酐溶解在丙酮中，勻速滴加 N，N二甲基乙醇胺，控制滴加時間為 20min，在恒溫10°C范圍內(nèi)保持5h，然后加熱到65°C蒸去丙酮，冷卻；
[0032] 2)向步驟1)中加入200份去離子水，用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)節(jié)到9,攪拌的同 時加入氯乙酸鈉，在30°C條件下反應(yīng)5h;
[0033] 3)將甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸、VC和甲基丙烯磺酸鈉溶解在100份去離子水中， 混合均勻，作為A液，另取過硫酸銨、雙氧水溶于120份去離子水中，混合均勻，作為B液；
[0034] 4)將步驟2)的反應(yīng)體系溫度升至50°C，同時滴加步驟3)中的A液和B液，控制A液滴 加時間在2h，B液滴加時間在2.5h，全部滴完后升溫至80°C并保持3h;
[0035] 5)用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)整至9,即可得到成品。
[0036]聚羧酸系陽離子抗泥劑的應(yīng)用，是將聚羧酸系陽離子抗泥劑代替15%的聚羧酸減 水劑，進行復(fù)配使用。
[0037] 實施例3:
[0038] 一種聚羧酸系陽離子抗泥劑，由以下重量份的原料制成：順丁烯二酸酐60份、N，N 二甲基乙醇胺50份、氯乙酸鈉50份、丙烯酸40份、甲基丙烯酸羥丙酯70份、甲基丙烯磺酸鈉 10份、過硫酸鉀3.5份、30 %的雙氧水2份、丙酮200份、VC 2份、32%的氫氧化鈉水溶液56份、 去咼子水適量。
[0039] 聚羧酸系陽離子抗泥劑的制備方法，包括以下步驟：
[0040] 1)將順丁烯二酸酐溶解在丙酮中，勻速滴加 N，N二甲基乙醇胺，控制滴加時間為 15min，在恒溫15 °C范圍內(nèi)保持5h，然后加熱到65 °C蒸去丙酮，冷卻；
[0041] 2)向步驟1)中加入適量去離子水，用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)節(jié)到9,攪拌的同時 加入氯乙酸鈉，在35°C條件下反應(yīng)5h;
[0042] 3)將甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸、VC和甲基丙烯磺酸鈉溶解在適量的去離子水中， 混合均勻，作為A液，另取過硫酸銨、雙氧水溶于適量去離子水中，混合均勻，作為B液；
[0043] 4)將步驟2)的反應(yīng)體系溫度升至60°C，同時滴加步驟3)中的A液和B液，控制A液滴 加時間在2.5h，B液滴加時間在2.5h，全部滴完后升溫至80°C并保持2.5h;
[0044] 5)用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)整至9，即可得到成品。
[0045] 聚羧酸系陽離子抗泥劑的應(yīng)用，是將聚羧酸系陽離子抗泥劑代替20%的聚羧酸減 水劑，進行復(fù)配使用。
[0046] 實施例4:
[0047] 一種聚羧酸系陽離子抗泥劑，由以下重量份的原料制成：順丁烯二酸酐40份、N，N 二甲基乙醇胺90份、氯乙酸鈉30份、丙烯酸50份、甲基丙烯酸羥丙酯50份、甲基丙烯磺酸鈉 15份、過硫酸鹽鉀1.5份、30 %的雙氧水3份、丙酮140份、VC 3.5份、32 %的氫氧化鈉水溶液 70份、去咼子水適量。
[0048] 聚羧酸系陽離子抗泥劑的制備方法，包括以下步驟：
[0049] 1)將順丁烯二酸酐溶解在丙酮中，勻速滴加 N，N二甲基乙醇胺，控制滴加時間為 20min，在恒溫20°C范圍內(nèi)保持5h，然后加熱到65°C蒸去丙酮，冷卻；
[0050] 2)向步驟1)中加入適量去離子水，用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)節(jié)到9,攪拌的同時 加入氯乙酸鈉，在30°C條件下反應(yīng)5h;
[0051] 3)將甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸、VC和甲基丙烯磺酸鈉溶解在適量的去離子水中， 混合均勻，作為A液，另取過硫酸銨、雙氧水溶于適量去離子水中，混合均勻，作為B液；
[0052] 4)將步驟2)的反應(yīng)體系溫度升至40°C，同時滴加步驟3)中的A液和B液，控制A液滴 加時間在3h，B液滴加時間在3.5h，全部滴完后升溫至60°C并保持3h;
[0053] 5)用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)整至9,即可得到成品。
[0054]聚羧酸系陽離子抗泥劑的應(yīng)用，是將聚羧酸系陽離子抗泥劑代替5%的聚羧酸減 水劑，進行復(fù)配使用。
[0055] 實施例5:
[0056] 一種聚羧酸系陽離子抗泥劑，由以下重量份的原料制成：順丁烯二酸酐55份、N，N 二甲基乙醇胺70份、氯乙酸鈉45份、丙烯酸40份、甲基丙烯酸羥丙酯65份、甲基丙烯磺酸鈉 14份、過硫酸銨2.5份、30%的雙氧水2.5份、丙酮160份、VC 3份、32%的氫氧化鈉水溶液60 份、去尚子水適量。
[0057] 聚羧酸系陽離子抗泥劑的制備方法，包括以下步驟：
[0058] 1)將順丁烯二酸酐溶解在丙酮中，勻速滴加 N，N二甲基乙醇胺，控制滴加時間為 15min，在恒溫15 °C范圍內(nèi)保持5h，然后加熱到65 °C蒸去丙酮，冷卻；
[0059] 2)向步驟1)中加入適量去離子水，用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)節(jié)到9,攪拌的同時 加入氯乙酸鈉，在40 °C條件下反應(yīng)5h;
[0060] 3)將甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸、VC和甲基丙烯磺酸鈉溶解在適量去離子水中，混 合均勻，作為A液，另取過硫酸銨、雙氧水溶于適量去離子水中，混合均勻，作為B液；
[0061 ] 4)將步驟2)的反應(yīng)體系溫度升至55°C，同時滴加步驟3)中的A液和B液，控制A液滴 加時間在2h，B液滴加時間在3h，全部滴完后升溫至70°C并保持2.5h;
[0062] 5)用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)整至9,即可得到成品。
[0063]聚羧酸系陽離子抗泥劑的應(yīng)用，是將聚羧酸系陽離子抗泥劑代替20%的聚羧酸減 水劑，進行復(fù)配使用。
[0064] 實施案例：
[0065] 將本發(fā)明實施例1和實施例2制備的聚羧酸系陽離子抗泥劑與聚羧酸減水劑復(fù)配， 得到具有抗泥效果的復(fù)配減水劑，并檢測其性能參數(shù)，實施效果實驗凈漿測試按照國標GB/ T 8077-2012《混凝土外加劑均勻性試驗方法》進行，蒙脫土內(nèi)摻，取代相應(yīng)質(zhì)量的水泥。砂 漿測試按照國標GB/T 19671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》進行，混凝土性能測試參照國 標GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法》進行。
[0066] 將實施例1制得的抗泥劑分別代替9%和15%的聚羧酸減水劑，編號分別為1號、2 號，將實施例2制得的抗泥劑分別代替9%和15%的聚羧酸減水劑，編號分別為3號和4號，實 驗結(jié)果如下：
[0067] 1、凈漿流動度實驗
[0068] 表 1
[0069]
[0071 ] 2、外加蒙脫土減水劑砂漿流動度實驗
[0072] 表 2
[0073]
[0074] 3、混凝土實驗
[0075] 混凝土配合比如下：
[0076] 表 3
[0077]
[0078]測試結(jié)果如下：
[0079]表 4
[0080]
[0081]
[0082]以上實驗結(jié)果表明，在骨料含泥量相同的條件下，抗泥劑與聚羧酸的復(fù)配液減水 劑，其分散效果明顯優(yōu)于普通的聚羧酸減水劑，混凝土坍落度保持也較好。
[0083]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實 體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存 在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋 非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要 素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備 所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并不排除在 包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0084]以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例 對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施 例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換;而這些修改或者 替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種聚羧酸系陽離子抗泥劑，其特征在于，由以下重量份的原料制成:順丁烯二酸酐 40~60份、N，N二甲基乙醇胺40~90份、氯乙酸鈉30~50份、丙烯酸30~50份、甲基丙烯酸羥 丙酯50~70份、甲基丙烯磺酸鈉10~20份、過硫酸鹽1.5~4份、30%的雙氧水1~3份、丙酮 140~200份、VC 2~5份、32%的氫氧化鈉水溶液40~80份、去離子水適量。2. 如權(quán)利要求1所述的聚羧酸系陽離子抗泥劑，其特征在于，由以下重量份的原料制 成:順丁烯二酸酐49份、N，N二甲基乙醇胺45份、氯乙酸鈉47份、丙烯酸36份、甲基丙烯酸羥 丙酯65份、甲基丙烯磺酸鈉11.2份、過硫酸鹽2.1份、30 %的雙氧水2.2份、丙酮150份、VC 2.2份、32 %的氫氧化鈉水溶液40~80份、去離子水適量。3. 如權(quán)利要求2所述的聚羧酸系陽離子抗泥劑，其特征在于，所述過硫酸鹽為過硫酸銨 或過硫酸鉀。4. 如權(quán)利要求2所述的聚羧酸系陽離子抗泥劑，其特征在于，所述VC為醫(yī)藥級。5. 如權(quán)利要求1-4任一所述的聚羧酸系陽離子抗泥劑的制備方法，其特征在于，包括以 下步驟： 1) 將順丁烯二酸酐溶解在丙酮中，勻速滴加 N，N二甲基乙醇胺，控制滴加時間為15-20min，在恒溫10-20°C范圍內(nèi)保持5h，然后加熱到65°C蒸去丙酮，冷卻； 2) 向步驟1)中加入適量去離子水，用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)節(jié)到9,攪拌的同時加入 氯乙酸鈉，在25-40 °C條件下反應(yīng)5h; 3) 將甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸、VC和甲基丙烯磺酸鈉溶解在適量的去離子水中，混合 均勻，作為A液，另取過硫酸銨、雙氧水溶于適量去離子水中，混合均勻，作為B液； 4) 將步驟2)的反應(yīng)體系溫度升至30-60 °C，同時滴加步驟3)中的A液和B液，控制A液滴 加時間在2-3h，B液滴加時間在2-3.5h，全部滴完后升溫至60-80°C并保持2-3h; 5) 用氫氧化鈉溶液將體系pH調(diào)整至9，即可得到成品。6. 如權(quán)利要求1所述的聚羧酸系陽離子抗泥劑的應(yīng)用，其特征在于，是將聚羧酸系陽離 子抗泥劑代替5 % -20 %的聚羧酸減水劑，進行復(fù)配使用。
【文檔編號】C08F222/06GK105837738SQ201610136882
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月10日
【發(fā)明人】彭城, 董翠平, 馬麗濤
【申請人】安徽鑫固環(huán)保股份有限公司