[发明专利]一种醚类早强型聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料的技术领域，尤其涉及一种醚类早强型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

聚羧酸减水剂作为新型的高性能减水剂，具有掺量低、减水率高、坍落度保持性好、收缩率小、与水泥和掺合料适应性相对较好、增强效果明显等一系列突出的性能。同时，生产过程环保，目前已广泛应用于各项工程领域中。

随着铁路、公路、地铁等诸多工程建设对预制构件需求量的增加，研究适应于预制混凝土，能够明显提高混凝土早期强度、加速模板周转速度的早强型聚羧酸减水剂具有十分重大的意义。虽然国内研制生产的普通型聚羧酸减水剂已达到日本、美国等发达国家的水平，但对早强型聚羧酸减水剂的研究还比较欠缺，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。

目前，制备早强型聚羧酸减水剂的方法主要有两种，分别是合成和复配，复配的方法主要是减水剂与早强剂组分复配，而合成方法主要通过聚羧酸分子结构设计，在分子链上接枝具有早强功能的官能团。

在混凝土预制构件生产中，早强剂可以缩短蒸养时间甚至免除蒸养工艺，从而具有显著的经济效益，目前实际应用中，大多采用早强型复合减水剂，一方面保证了新拌混凝土在低水灰比条件下良好的施工性能，另一方面也加快了混凝土的早期强度发展速度。对于复配型早强减水剂已有相关报道，专利CN101289292A以接枝共聚羧酸系聚合物为基础，并通过复合优选的早强组分三乙醇胺、硫氰酸钠、硝酸钙等配制而成，其中共聚羧酸系聚合物系指由甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯与丙烯酸/甲基丙烯酸在水介质中通过自由基引发剂聚合得到。专利CN101921083A发明了一种应用于应急混凝土工程的早强聚羧酸高性能减水剂，其质量组份为：30-60%的酯醚混合型早强聚羧酸高性能减水剂、0.1-5%的复合无机盐类早强剂、0.1-0.6%的聚氧乙烯类消泡剂、10-40%的复合氟硅酸盐、1-15%的复合有机类加速固化剂，该发明加入加速固化剂组份后混凝土施工的和易性和适应性仍得到良好调整；添加增强化学粘结力的氟硅酸盐及硅酸盐的加速固化剂后，加快和增强混凝土粘结力，形成混凝土早强的叠加作用，使超早强性能大大提升。专利CN1312324A中采用30-100份的磺酸基团含量为20mol%-98mol%的改性废旧聚苯乙烯减水剂，与5-20份的硫酸钠、40-70份的木质素磺酸盐复配而成。当折固掺量约为6%时，其减水率为20-28%，ld抗压强度约提高为41%-48%。

然而，复配型早强减水剂在应用中也存在许多问题，有的早强剂中含有氯盐，含氯的外加剂禁止用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构工程，而且虽然复配型早强减水剂可以提高混凝土的早期强度，但也降低其28d强度。本发明通过聚羧酸分子结构设计和接枝具有早强功能的官能团，合成一种两性结构的高分子聚合物，具有明显的早强性能，且对28d强度无影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种醚类早强型聚羧酸减水剂及其制备方法，克服了现有技术中存在的问题和不足，通过酰化反应过程在聚羧酸分子结构中引入酰胺基，从而提供了一种具有低掺量、高减水率、早强性能优良的高性能减水剂。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种醚类早强型聚羧酸减水剂，其分子结构如下：

其中，M为氢原子或碱金属原子，a,b,c,d为共聚物重复单元链节数，m,n为环氧乙烷、环氧丙烷的加成摩尔平均数。

制备上述一种醚类早强型聚羧酸减水剂的方法，包括如下步骤:

（1）酰胺化反应：将不饱和酯、二乙醇单异丙醇胺（DIEPA）和催化剂投入反应釜中，于70-100℃下恒温2-5小时，得到酰胺小单体；其中不饱和酯、二乙醇单异丙醇胺（DIEPA）的摩尔比为（1-5）:1，催化剂的用量为不饱和酯和二乙醇单异丙醇胺总投料质量百分数的0.5-2.5；

（2）共聚反应：将步骤（1）所得酰胺小单体以及2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸（AMPS）和甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚（TPEG）与水一起加入到反应釜中，升温至50-70℃，然后分别滴加引发剂、链转移剂的水溶液，滴加时间为3-4小时，滴加结束后恒温1.5-4小时；酰胺小单体、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸（AMPS）与TPEG的质量之比为（0.015-0.040）:（0.004-0.020）:1，引发剂的用量为不饱和单体（此处不饱和单体指参与聚合反应的全部单体，即酰胺小单体、AMPS和TPEG）总质量百分数的0.4-0.8，链转移剂的用量为不饱和单体总质量百分数的0.5-0.8；反应所得产物浓度约为40%-50%；