[发明专利]一种高早强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，具体是一种高早强型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高（25%～45%）、新拌混凝土和易性好、坍落度保持能力好、混凝土硬化收缩小、低碱、无氯、无甲醛清洁环保等优点，被称为高性能减水剂。早强剂是能够加速水泥水化，提高混凝土早期强度，并且对后期强度无显著影响的外加剂。目前的早强剂本身无减水率，且掺量较大（1%～2%）。早强功能的聚羧酸减水剂能有效地解决冬季施工过程中早期强度低、混凝土受冻害等问题，能够提高模板周转速度，减少甚至免去蒸汽养护费用，加快施工进度，提高经济效益。

随着工程建设的进一步发展，大型高质量要求工程越来越多，对混凝土性能也就有了更高的要求，而对于有高减水、高早强性能的早强型聚羧酸减水剂的应用也会越来越广泛。但长期以来缺乏对用分子设计方式合成早强型聚羧酸减水剂的研究，这极大的限制了聚羧酸减水剂在普通预制构件混凝土和高强管桩混凝土中的应用。通过研究聚羧酸减水剂分子结构与性能的关系，合成出具有早强功能更优异的聚羧酸减水剂，将具有重要的意义。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明的目的在于提供一种高早强型聚羧酸减水剂及其制备方法，所述高早强型聚羧酸减水剂克服以往早强减水剂的简单复配生产工艺，通过分子设计合成了具有优异减水和高早强性能的早强型聚羧酸减水剂，产品质量稳定，性能优异。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高早强型聚羧酸减水剂，分子量20000～40000，化学结构式为：

其中：R为甲基，n=40～75；OR’为醇胺基-0CH₂CH₂N(CH₂CH₂OH)e,e=0～2；R〞为羟基或氨基。

作为本发明进一步的方案：所述n=40～45时，减水剂具有最好的性能。

所述的高早强型聚羧酸减水剂的制备方法，包括下述步骤：

（1）酯化：将丙烯酸与醇胺在100～140℃条件下，用硫酸作为催化剂，对苯二酚作为阻聚剂，酯化4～8h得到带有不饱和键的丙烯酸酯化醇胺；所述丙烯酸：醇胺：硫酸：对苯二酚的摩尔比例为1：1：0.02～0.6：0.002～0.01；

（2）聚合：在甲基烯丙基聚氧乙烯醚水溶液中加入有机酸、丙烯酰胺和甲基丙烯磺酸钠及丙烯酸酯化醇胺，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65～80℃进行聚合反应，所述的引发剂在90～150min加完，继续反应2±0.5h；所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚：丙烯酰胺：甲基丙烯磺酸钠：有机酸：丙烯酸酯化醇胺的摩尔比例为1：1～2：0.5～1.0：1.0～4.0：0.2～0.8；引发剂用量为聚合单体摩尔总数的1%～8%；链转移剂为聚合单体摩尔总数的0.5%～2.0%；所述有机酸为丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种或者两者的混合物；

（3）反应完成后，用氢氧化钠溶液或乙二胺溶液中和到pH=6～7，得到高早强型聚羧酸减水剂。

作为本发明进一步的方案：步骤（1）中酯化反应温度为120℃，时间为6h。

作为本发明进一步的方案：步骤（1）中所述丙烯酸：醇胺：硫酸：对苯二酚的摩尔比例为1：1：0.03：0.005。

作为本发明进一步的方案：步骤（2）中聚合反应温度为70±5℃，继续反应时间为2h。

作为本发明进一步的方案：步骤（2）中所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚：丙烯酰胺：甲基丙烯磺酸钠：有机酸：丙烯酸酯化醇胺的摩尔比例为1：1.5：0.8：3.0：0.5。

作为本发明进一步的方案：步骤（2）中所述引发剂用量为聚合单体摩尔总数的6%。

作为本发明进一步的方案：步骤（2）中所述链转移剂为聚合单体摩尔总数的1.0%。

作为本发明进一步的方案：步骤（3）中所述氢氧化钠溶液的质量浓度为40%。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的聚羧酸系减水剂用于配制混凝土，当18wt％浓度的该减水剂掺量为水泥重量的1.2%时，混凝土拌合物坍落度可达18cm以上；当掺量为1.2％时，减水率可达25%；1天抗压强度可达22MPa。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。