[发明专利]一种具有减缩功能的聚羧酸系减水剂、合成方法及使用方法

说明书

技术领域

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种具有减缩功能的聚羧酸系减水剂、合成方 法及其使用方法。

背景技术

混凝土结构由于处于不同的约束状态下因收缩引起拉应力，当混凝土的抗拉强度小于 该拉应力时，就会引起混凝土的开裂。混凝土收缩是指在混凝土凝结初期或硬化过程中出 现的体积缩小现象。一般分为塑性收缩、化学收缩、干燥收缩及碳化收缩，当收缩较大时 就会引起混凝土开裂。而产生的这些裂纹或裂缝会导致混凝土强度和耐久性降低，缩短混 凝土的使用寿命，甚至影响混凝土的结构安全。因此，高性能混凝土(HPC)的收缩与开裂 问题已经成为工程实践中极其普遍和严重的问题，引起了建筑工程界的高度重视。随着低 水胶比和矿物掺合料HPC的广泛应用，混凝土开裂和自收缩问题的严重性也在加大。

混凝土中掺入适量的减水剂，可显著改善新拌混凝土的工作性能和硬化后混凝土的综 合性能。聚羧酸系减水剂作为新一代产品，具有掺量低、减水率高、不缓凝、坍落度损失 小、环保等独特优点。虽然很多报道说掺加聚羧酸系减水剂的混凝土收缩小于其他减水剂， 但仍然难以满足实际工程需求。因此，我国混凝土外加剂标准GB8076-1997掺混凝土减 水剂、早强剂、缓凝剂、引气剂混凝土性能指标规定，掺高效减水剂的混凝土收缩比不大 于135％。而国外研究表明：在合成聚羧酸系减水剂时加入减缩组分可以得到具有减小混 凝土收缩功能的聚羧酸系减水剂。

目前市场上聚羧酸系减水剂的合成工艺主要是：由MPEG、甲基丙烯酸、阻聚剂、催 化剂和引发剂等原材料经过酯化、聚合反应来制备聚羧酸系减水剂。此类工艺所用原材料 中甲基丙烯酸价格偏高，导致聚羧酸系减水剂成本增加，缺乏市场竞争力；且此合成工艺 较复杂，酯化过程难以控制，酯化产物对聚合反应及最终产品的性能影响很大。其次是由 APEG、马来酸酐、引发剂等原材料经过共聚反应来制取聚羧酸系减水剂。此类工艺不需要 两步合成，且原材料价格低廉，但产品性能不及MPEG类聚羧酸系减水剂。现今，开发出 具有性能特点的聚羧酸系减水剂，才能获得更广泛的应用。本发明以聚丙烯酸(PAA)、带 有酰胺基的胺类化合物(PN-220)、聚乙二醇(PEG)为主要原材料，采用先共聚后酯化的合 成工艺，(并)引入减缩组分来改善聚羧酸系减水剂的收缩性能，在保证减水剂具有低掺 量、高减水率的基础上，节约使用成本。目前，国内暂时没有相关合成工艺方面的研究成 果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好的减缩效果，合成工艺简单，产品性能稳定的聚 羧酸系减水剂、合成方法及其使用方法。

本发明提出的具有减缩功能的聚羧酸系减水剂，原材料为聚丙烯酸、带有酰胺基的胺 类化合物、聚乙二醇、对甲苯磺酸、氢氧化钠和水，各组份的重量比为：

聚丙烯酸                        100

带有酰胺基的胺类化合物          30～180

聚乙二醇                        20～200

对甲苯磺酸                      2～10

氢氧化钠                        2～10

水                              200～1700。

各组份较佳的重量比为：

聚丙烯酸                        100

带有酰胺基的胺类化合物          50～150

聚乙二醇                        60～160

对甲苯磺酸                      3～8

氢氧化钠                        2～6

水                              400～1500。

本发明中，所述聚丙烯酸的分子量为1000～5000。

本发明中，所述带有酰胺基的胺类化合物采用PN-220(指产品的牌号)。

本发明中，所述聚乙二醇的分子量为400～2000。

本发明提出的具有减缩功能的聚羧酸系减水剂的合成方法，具体步骤为：