[发明专利]一种通用型聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于混凝土外加剂领域，具体涉及一种聚羧酸高性能减水剂及其制备方法。

背景技术

与萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐等高效减水剂相比较，聚羧酸减水剂具有更为优异的性能，突出表现为掺量低、减水率高、新拌混凝土流动性及保坍性好、低收缩、增强潜力大、环境友好等特点，因此聚羧酸高性能减水剂已经成为混凝土外加剂最新产品的代表，其研究和应用得到了国内外专业技术人员和施工人员的高度重视。

近年来，国内的聚羧酸高性能减水剂的研究开发及生产应用都得到了较大发展，市场产品正逐渐由原来的品种相对单一的状况向产品多品种、性能及价格多层次的方向逐步发展，但是本领域依旧缺乏一种性能相对较好，成本相对较低的通用型聚羧酸减水剂。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明公开了一种通用型聚羧酸减水剂，所述通用型聚羧酸减水剂克服以往减水剂生产工艺复杂，保坍性差或成本较高的缺点，性能优异且稳定，其制备方法简单，反应条件容易控制，易于工业化生产。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种通用聚羧酸减水剂，分子量为10000-50000，化学结构式为：

优选的，申请人发现当通用聚羧酸减水剂分子量为20000-30000，R为甲基CH₃，n＝40-45时其作为减水剂具有最好的性能。

在上述基础上，本发明公开了所述通用聚羧酸减水剂的制备方法，包括下述两个步骤：(1)在烯丙基聚醚与马来酸酐水溶液中加入丙烯酸或甲基丙烯酸和甲基丙烯磺酸钠及丙烯酸甲酯，用过硫酸铵或过硫酸钠作为引发剂，巯基乙酸或巯基丙酸作为链转移剂，在60～80℃进行聚合反应，所述的引发剂在90～110min加完；(2)反应完成后，用氢氧化钠溶液或乙二胺溶液中和到pH＝6～7，得到40％的聚羧酸减水剂溶液。

其中，各成分的用量比例可以根据实际情况进行调整，通常在下述范围内：烯丙基聚醚与马来酸酐的摩尔比例为1∶1.0～4.5；丙烯酸甲酯∶甲基丙烯磺酸钠∶(甲基)丙烯酸的摩尔比例为1∶1∶1.0～4.0；引发剂用量为聚合单体摩尔数的1％～8％；链转移剂为聚合单体用量的0.5％～1.5％。

优选的，所述烯丙基聚醚与马来酸酐的摩尔比例为1∶3.0；丙烯酸甲酯∶甲基丙烯磺酸钠∶(甲基)丙烯酸的摩尔比例为1∶1∶2.0。

优选的，所述引发剂用量为聚合单体摩尔数的5.6％；所述链转移剂为聚合单体用量的0.75％。

需要注意的是，申请人在此处使用了(甲基)丙烯酸的表达方式，用于表示下列含义：丙烯酸和/或甲基丙烯酸。

与其他的制备方法相比，本发明的聚羧酸混凝土减水剂的合成是利用在烯丙基聚醚与马来酸酐水溶液中加入丙烯酸或甲基丙烯酸和丙烯酸甲酯及甲基丙烯磺酸钠共聚，无需氮气保护，反应温度恒定，加料程序简单，反应条件易于控制。

本发明的聚丙烯酸系混凝土减水剂用于配制混凝土，当20wt％浓度的该减水剂掺量为水泥重量的1％时，混凝土拌合物坍落度可达18cm以上；当掺量为1％时，减水率可达27％；不含氯离子，对钢筋无腐蚀性；混凝土28d收缩率较萘系类高效减水剂降低20％以上；产品适应性强，适应于多种规格、型号的水泥(尤其南方水泥)，产品性能稳定，长期贮存不分层、无沉淀，冬季无结晶；产品无毒无污染，不含甲醛，对环境安全等优点。

申请人通过实验发现，在较优的情况下，即分子量为20000-30000，R为甲基CH₃，n＝40-45时，所述聚丙烯酸系混凝土减水剂用于配制混凝土，当20wt％浓度的该减水剂掺量为水泥重量的1％时，混凝土拌合物坍落度可达25cm以上；当掺量为1％时，减水率可达35％；混凝土28d收缩率较萘系类高效减水剂降低40％以上。

具体实施方式

在下述实施例中，各反应物的配比如下；烯丙基聚醚与马来酸酐为1∶3.0；丙烯酸甲酯∶甲基丙烯磺酸钠∶(甲基)丙烯酸的摩尔比例为1∶1∶2.0；引发剂用量为聚合小单体摩尔数的1％～8％，最佳用量为5.6％；链转移剂为聚合单体用量的0.5％～1.5％，最佳用量为0.75％；

下述实施例仅用于辅助本领域技术人员更好地理解本发明的发明实质，而非构成限制。本领域技术人员在此基础上所进行的变更、替换依旧属于本发明的保护范围。

实施例1：最佳配比