[发明专利]一种混凝土聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土外加剂，特别是一种混凝土聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

随着我国基础设施建设的飞速发展，尤其是最近几年高铁工程的大规模建设，施 工过程中对商品混凝土的质量要求越来越严格，基本要求全部使用高性能混凝土。在高性 能混凝土中，添加类似萘系、氨基磺酸盐系、密胺系这些传统缩聚类型的减水剂，其减水率 一般，并且萘系等减水剂生产过程中会对环境产生污染。因此，环境友好的聚羧酸减水剂的 使用非常广泛，应用量也逐年增加。

当今，为追求高减水率，导致许多聚羧酸减水剂在实际应用中，出现易泌水、板结、 和易性差等缺点，且难以通过复配方式解决，由于我国对聚羧酸减水剂的研究与日本、欧美 等发达国家相比起步相对较晚，许多技术还并不是很成熟，原材料的质量也不太稳定；此 外，我国水泥厂众多，生产工艺、水泥品种、成分、细度、混合材来源千差万别。目前国产的聚 羧酸减水剂绝大部分都存在与水泥相容性差，对环境的适应性弱，塌落度损失快等缺陷，给 施工带来很大的难度。

在已公开的专利文献中记载，如公开号CN101575403的发明专利公开了一种制备 聚羧酸系高效减水剂的聚合方法，该方法采用的均化体系在常温不发生聚合反应，而且需 加温到80℃以上方能反应；公开号为CN101774779的发明专利公开了一种梳型聚磺酸结构 小塌落度混凝土保塑剂，需将各原料单体水溶液混合均匀，在温度为65-98℃时滴加引发剂 水溶液，反应结束后保温1小时，冷却至室温，加碱中和，该方法反应温度过高，耗时长、能耗 高；公开号为CN101792281A的发明专利公开了一种聚羧酸减水剂及其制备方法，反应起始 温度70-90℃，反应时间长达6-8h，反应后需降温至常温，其仍然反应温度过高，耗时长、能 耗高，而且其采用原料制备方法复杂且使用有机溶剂甲苯易对对环境产生污染，另外，公开 号为CN102336845A的发明专利公开了一种聚羧酸减水剂的合成方法，使用有机溶剂反应原 料如醇、酮、芳香烃、脂肪烃、酯或酮中的一种或几种，反应结束后还需去除有机溶剂，是一 种非绿色聚羧酸减水剂，对环境造成污染，制备过程耗时长，而且以上减水剂及其制备方法 原料和制备工艺复杂，制备工艺时间过长，能耗大，生产效率低，因此，研发适应性强、降低 生产能耗低及减少环境污染的聚羧酸减水剂是目前亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种性能稳定，减水率高，水泥适应性强的具有优异的减水 性和保坍性能的混凝土聚羧酸减水剂及其制备方法，其具有制备过程工艺简单、时间短，反 应能耗低、可操作性强和对环境无污染的特点。

本发明所采用的技术方案是：一种混凝土聚羧酸减水剂，它是由单体A和单体B共 聚而成的重均分子量为5000~30000的聚合物；单体A为甲基烯丙基聚氧乙烯醚，单体A的化 学结构式（Ⅰ）为：

（Ⅰ）

其中m为14~66的整数，n为0~40的整数，单体A的分子量为2000~3000，单体A与单体B的 质量比为4.8~11:1，单体B为丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸酐中的一种或几种的混合物，聚 合物的化学结构通式（Ⅱ）为：

（Ⅱ）

其中R₁为H或COOH；R₂为H或CH₃，所述单体A的分子量优选为2400。

所述的聚合物是由所述单体A和B在氧化还原体系引发剂存在条件下及加入链转 移剂的水溶液中共聚完成的。

所述氧化还原引发剂中的氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或双氧水的一种或多种复 配；还原剂为亚硫酸氢钠、抗坏血酸、吊白块或次磷酸盐中的一种或多种复配；氧化剂用量 占单体总重量的0.17%~1.33%，优选为0.23%~1.1%，还原剂用量占单体总重量的0.06%~ 0.4%，优选为0.08%~0.34%。

所述链转移剂为巯基乙醇、巯基乙酸、2-巯基乙酸、3-巯基丙酸或十二硫醇中一种 或多种复配，其中链转移剂用量占单体总重量的0.35%~1.48%，优选为0.5%~1.25%。

本发明还提供了一种混凝土聚羧酸减水剂的制备方法，包括：在反应器中，将所述 质量比的单体A和B在水溶液中进行共聚反应，并在加入氧化还原体系引发剂及链转移剂的 条件下完成共聚反应，反应过程在常温下进行，时间为1.5~5h，反应完成后调节PH值至5.5~ 8，即得到聚羧酸系减水剂共聚物。