[发明专利]超高效聚羧酸盐减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土外加剂，具体为一种超高效聚羧酸盐类减水剂。

背景技术

减水剂是混凝土最常用和最重要的外加剂。随着高强、超高强流动性混凝土需求量的不断增加，需要环保型且混凝土流动性保持良好的高性能减水剂。

聚羧酸系减水剂是混凝土减水剂中综合性和环保性最好的一种。具有梳形分子结构的聚羧酸系高效减水剂因具有减水率高、保坍性能好、掺量低、无污染、缓凝时间少等优异性能，适宜配制高强、超高强、高流动性及自密实混凝土。它对水泥有强的分散能力，减水效率可高达20%~30%，是目前各国混凝土工程领域与材料领域关注的重点。

我国目前使用的减水剂，70%-80%是萘系减水剂。萘系减水剂配制的混凝土坍落度损失快（一小时可损失大半坍落度），给施工造成困难，且影响工程质量。同时由于萘系减水剂中含有过多的甲醛，因此，有些国家已经限制它的使用。我国水泥产品矿化成分较为复杂，加之掺合料的大量应用，致使聚羧酸类减水剂对不同水泥仍存在适应性、成本较高、性能不稳定等问题。研究并推广减水率更高、与各种水泥适应性更好的新一代绿色环保聚羧酸盐减水剂有着极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于研制一种工艺简单，环保性极佳，减水率更高，与各种水泥相容性优异的聚羧酸盐类减水剂及其制备方法。

为达到上述发明目的，本发明采用如下方案：一种超高效聚羧酸盐减水剂，所述聚羧酸盐减水剂是具有如下结构通式的共聚物：

其中R为CH₃或H，a、b、c、d为共聚物的重复单元数，其中a=10～80、

b=20～400、c=40～100、d=30～150。

本发明还提供一种制备上述超高效聚羧酸盐减水剂的方法，其步骤包括：

（1）制备大分子单体A，将甲氧基聚乙二醇（n=20-45）和带水剂环己烷、催化剂对甲苯磺酸、阻聚剂对苯二酚加入到反应容器中，加热至熔融状态后加入丙烯酸，反应物用量的关系：甲氧基聚乙二醇与丙烯酸的摩尔比为1:2-3.5，催化剂对甲苯磺酸用量为丙烯酸和甲氧基聚乙二醇总质量的1.5%～5.5%，带水剂环己烷用量为丙烯酸和甲氧基聚乙二醇总质量的10%～50%，阻聚剂对苯二酚用量为丙烯酸质量的0.2%～0.8%，搅拌下升温至100～130℃，恒温反应 5h～8h，然后用正己烷作沉淀剂将产物进行冰浴提纯，随后送入30℃真空干燥箱中干燥24h，即得大分子单体A甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯，反应式为：

（2）将大分子单体A和丙烯酸配置成的40wt%水溶液B，将引发剂过硫酸铵配置成5%-15%的水溶液C，将烯丙基磺酸钠和丙烯酰胺的混合物配置成30%～40%的水溶液D，将水溶液B和水溶液C滴加入水溶液D中，滴加时间控制在1-2h内。滴加结束后，将体系温度升至75℃～85℃，继续反应2h后，待产物冷却，用25%NaOH调节体系pH至6～7，所得产物即为聚羧酸盐减水剂，反应物用量的关系为丙烯酸：丙烯酰胺：烯丙基磺酸钠：大分子单体A的摩尔比为0.5～2:0.5～2:0.5～2:0.05:～0.04，引发剂过硫酸铵为以上四种反应物总质量0.5%-1.5%。

反应式为：

做为优选的技术方案，步骤（1）中，甲氧基聚乙二醇与丙烯酸的摩尔比为1 : 2.5， 催化剂对甲苯磺酸用量为为丙烯酸和甲氧基聚乙二醇总质量的4.5%，带水剂环己烷用量为为丙烯酸和甲氧基聚乙二醇总质量的40%，阻聚剂对苯二酚用量为丙烯酸质量的0.6%,反应温度为130℃，反应时间8h。

步骤（2）中，丙烯酸：丙烯酰胺：烯丙基磺酸钠：大分子单体A的摩尔比为1:1:1:0.02，引发剂过硫酸铵的为以上四种反应物总质量的1.0%。

本发明的聚羧酸盐减水剂具有制备工艺简单、绿色环保无污染、掺量低、减水率高、与各种水泥适应性好等优点，尤其是对于高Al含量的水泥，仍然具有很好的流动性，经过一个月的储存，产品性能稳定，可用于长途运输的混凝土和泵送混凝土等中。与现有聚羧酸系减水剂相比，本发明的聚羧酸盐减水剂具有以下优点：(1) 具有更高的减水效果，减水率最高可至48%。(2)制备过程无需通入氮气，合成工艺更加简单，产品成本更低。(3) 大单体制备中，酯化率相对较高，可提高原料利用率，降低生产成本，并进一步提高减水剂的各项性能。(4) 反应体系中不含有Cl离子，对建筑材料无腐蚀作用。(5) 添加入混凝土中，无泌水泌浆现象，可单独使用，亦可与其他类型减水剂复配使用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。