[发明专利]一种减缩增强型高减水率聚羧酸盐及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高减水率聚羧酸盐及其制备方法，具体涉及一种减缩增强型高减水率聚羧酸盐及其制备方法。

背景技术

随着铁路、桥梁、水利水电等混凝土工程建设领域的发展，对高性能混凝土的需求不断增加，各种混凝土外加剂也在不断发展中。减水剂可减少拌合用水量，从而大幅度提高混凝土强度和耐久的工作性能；可控制混凝土流动性能，便于运输、浇注和施工；可用于制备泵送混凝土，自密实混凝土，高强、高性能混凝土等特种混凝土，是混凝土外加剂中最重要也是最广泛使用的一种混凝土外加剂。

在使用减水剂满足混凝土的施工和性能需求的同时，混凝土的耐久性也是工程建设重点关注的问题。近年来，混凝土收缩引起的开裂现象相当严重，造成非常大的直接或间接损失，尤其是高强和高性能混凝土的广泛应用，更进一步增加了混凝土收缩开裂的可能性。现阶段为减小混凝土收缩带来的开裂问题，采用的主要措施有混凝土早期养护，掺加膨胀剂来达到补偿混凝土自收缩产生的应力，通过添加纤维材料约束混凝土收缩，缓解混凝土开裂该方法在早期可明显改善混凝土的自收缩等等。在实际操作中养护需消耗大量人力和时间，膨胀剂需均匀分散在混凝土中，否则造成局部膨胀应力过大，导致混凝土膨胀开裂。毛细孔张力干缩理论认为，随着毛细孔水的不断蒸发，毛细孔张力作用在孔壁上产生拉力，导致宏观混凝土收缩，若降低毛细孔中水溶液表面张力，则作用于孔壁上的拉应力降低，从而减小混凝土收缩，该理论已被大量实验证明。根据该理论，混凝土减缩剂为非离子表面活性剂，可大幅度降低水的表面张力，目前国内减缩剂产品主要为一元醇和二元醇、环氧乙烷与环氧丙烷聚合得到的聚氧乙烯类减缩剂。

国内现已有少量文献报道聚羧酸盐类混凝土减缩剂，将聚氧乙烯类长链、酯基接枝在聚羧酸主链上，形成非离子表面活性剂，减小水溶液的表面张力，从而达到减缩效果，但从检测数据上看，其减缩效果不够理想。减水剂增强混凝土原理主要是减少了混凝土中拌合水，从而达到增强的效果，目前其产品尚未针对减水剂本身的增强性做相关研究。

CN102936109A公开了一种聚羧酸系减水剂及其制备方法与应用，CN102826784A公开了一种聚羧酸系减水剂及其制备方法，其原料中均包含丙烯酸、聚醚、酰胺、马来酸酐，该方法采用氧化还原体系作为引发剂，并且原料配比与本发明不同，因此合成出的产品其聚合度、接枝顺序、分子结构与本发明的产品不同，不具备减缩、增强作用；其原料中还包括不饱和磺酸盐类离子型表面活性剂，不能起到降低水溶液表面张力的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种高效减水，且具有显著减缩和增强功能的减缩增强型高减水率聚羧酸盐。

本发明进一步要解决的技术问题是，提供一种分子结构可设计，反应条件温和，生产工艺和操作优化，生产成本低的减缩增强型高减水率聚羧酸盐的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种减缩增强型高减水率聚羧酸盐，分子结构通式如下：

式中，a、b、c表示各单体在聚合物中的聚合度，其中，a=1～800，b=1～800，c=1～800；x=40～100。

本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案是：一种减缩增强型高减水率聚羧酸盐的制备方法，包括以下步骤：

（1）自由基聚合：按重量份，将6～60份甲基丙烯酸、72～180份烯丙基聚氧乙烯醚、0.3～6份丙烯酰胺、3～24份马来酸酐和180～360份去离子水加入合成反应器中，氮气保护下搅拌混匀，加热至50～90℃，以0.5～8mL/min的速率，同时且分别滴加0.4～4.5份过硫酸铵的水溶液和0.3～3份巯基乙酸的水溶液，持续搅拌2～8h，在40～80℃下，保温0.5～5 h；

（2）冷却中和：冷却至室温后，调节pH至6～8，得减缩增强型高减水率聚羧酸盐。

进一步，步骤（1）中，按重量份，将18～30份甲基丙烯酸、96～170份烯丙基聚氧乙烯醚、0.36～2.4份丙烯酰胺、6～18份马来酸酐和240～350份去离子水加入合成反应器。

进一步，步骤（1）中，分别滴加1～2份过硫酸铵的水溶液和0.5～1.5份巯基乙酸的水溶液。

进一步，步骤（1）中，所述烯丙基聚氧乙烯醚的平均分子量为2000～5000。

进一步，步骤（1）中，所述加热的温度为55～75℃，搅拌的时间为3～6h。

进一步，步骤（1）中，所述滴加速率为1～5mL/min。