[发明专利]聚羧酸减水剂的助剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域，涉及一种能有效抑制粘土对聚羧酸减水剂减水效果不利影响的助剂及其制备方法。

背景技术

聚羧酸系（Polycarboxylate，PC）减水剂作为继萘系、脂肪族系和氨基磺酸盐系减水剂之后推出的新型高性能减水剂，具有减水率高、水泥颗粒分散性好、掺量低、水泥适应性好、保坍性好而不延长混凝土的凝结硬化时间等优点，目前已成功的应用到高铁、桥梁、隧道等一系列重大工程中。今后，随着工程质量要求的逐步提高以及高性能混凝土需求量的逐步增大，PC的应用范围必将进一步扩大。但在实际应用过程中，骨料中含有的粘土对PC的使用效果影响十分明显。在混凝土生产过程中，骨料中含有的粘土不可避免的混入胶凝材料体系中。随着粘土含量的增加，PC的减水率与保坍性能明显下降，甚至会使新拌混凝土完全失去流动性。PC使用效果对粘土的敏感性严重影响混凝土的泵送、浇筑和施工效果。

目前抑制粘土对聚羧酸减水效果不利影响的技术主要有：

（1）增大PC的掺量

在粘土量较低的情况下，通过适当提高PC掺量的方法可在一定程度上抑制粘土对PC减水效果的不利影响，但这种方法会大幅度增大混凝土的生产成本。当粘土含量较高时，即使增大PC的掺量也不能获得明显的改善效果。

（2）掺加小分子聚合物

王子明等在“不同粘土对聚羧酸系减水剂应用性能的影响” （《商品混凝土》2007.3）中选用小分子聚合物XS-L与PC复合使用可抑制骨料粘土对PC减水效果的不利影响，但其抗泥量仅为1%左右，效果非常有限；刘国栋等在“砂子含泥量对掺用聚羧酸高效减水剂混凝土性能的影响及有效对策” （《商品混凝土》2005.3）中选用复合组分Z剂来促进PC在水泥颗粒上吸附而发挥PC的减水作用，实现抑制粘土对PC减水效果的不利影响目的。但这两种助剂的结构成分均未见公开报道，目前研究还处于试验阶段，还未见到相关实际工程应用实例。

（3）改变PC的分子结构

金凤龙等在“一种有选择性吸附于水泥颗粒表面而不被黏土吸附的聚羧酸减水剂的制备”（《聚羧酸系高性能减水剂及其应用技术新进展》北京理工大学出版社，2011.5）中通过在PC的侧链上引入带负电的羧基，合成了一种抗粘土型的PC。这种PC减水剂在吸附过程中可有效地排斥带有负电荷的粘土颗粒，而对于含正电荷的水泥颗粒有很好的吸附性能，有效地优先吸附于水泥颗粒表面。但在PC的侧链上引入带负电的羧基会在一定程度上降低PC的减水效果，其反应条件的复杂性也限制了这种PC的工业化推广，目前还未见到相关的实际工程应用实例。

为了从根本上拓宽PC的使用范围、降低混凝土的生产成本、提高混凝土的工作性能，有必要研究一种反应简单且效果优良的抑制粘土对PC减水效果不利影响的助剂。特别是在目前混凝土用量逐年增加，河砂质量逐渐降低的大环境下，此助剂的技术开发更具有明显的经济效益和社会意义。

发明内容

       本发明针粘土降低PC减水效果的问题，提供一种能有效抑制粘土降低PC减水效果的助剂及其制备方法。

       本发明提出的抑制粘土对PC减水效果不利影响的聚羧酸减水剂的助剂，其结构式为：

它是丙烯酰胺类单体和含胺烯类单体的共聚物，其中R₁为H或甲基，R₂为或或。

丙烯酰胺类单体特指丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺。

含胺烯类单体特指二甲基烯丙基胺、二烯丙基胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯或丙烯酸二甲胺基乙酯中的一种。

本发明还提供了这种助剂的制备方法，以100重量份计，所述抑制粘土影响的助剂的制备方法包括如下步骤：

       (1) 反应液的准备：将0.5~2.0份链转移剂、0.5~1.0份调节剂和20~30份水混合制成溶液A；将38~50份单体和10~15份水混合制成溶液B；将1.0~7.0份引发剂和10~15份水混合制成溶液C；

       (2) 将溶液A升温到40~60℃后，同时向溶液A中滴加溶液B和溶液C，加料时间控制在1~3小时；

       (3) 溶液B和溶液C滴加完毕后，升温至50~80℃，继续反应2.5~4小时，后在10分钟内降温至10~30℃，即得到所要制备抑制粘土不利影响的的助剂。

抑制粘土对聚羧酸减水效果不利影响的助剂的制备流程如图1所示。

所述链转移剂为3-巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇或十二硫醇中的一种。