[发明专利]缓释可控型聚羧酸减水剂母液及其制备方法

说明书

本发明涉及缓释可控型聚羧酸减水剂母液及其制备方法，采用大单体TPEG、单酯类小单体、双酯类小单体、功能单体作为聚合单体，并将聚羧酸减水剂聚合物调节pH值至强碱性进行部分水解，从而实现聚羧酸减水剂母液缓释可控。

技术领域

本发明涉及一种水泥基建筑材料用外加剂，具体涉及一种缓释可控型聚羧酸减水剂母液。

背景技术

水泥混凝土是现代工程使用最为大宗和广泛的原料，与其他钢铁、木材等工程材料相比，混凝土具有原料来源广、生产工艺简单。进入21世纪，随着国家基础设施建设的不断加快和工程难度的不断提高，传统的混凝土已经不能满足世纪工程施工和耐久性需要。高性能混凝土易于浇筑、振捣密实，强度和耐久性好，严酷环境中适应性好，成为超高层建筑、住宅、高铁、高速公路等基础设施建设的主要用材。高性能混凝土，乃至超高性能混凝土的核心，则为添加量甚微的混凝土外加剂，尤其是聚羧酸减水剂的生产、使用技术水平。

聚羧酸减水剂作为第三代减水剂，具有掺量低、减水率高、可引气、分子结构可设计等特点，广泛应用于制备高强度、大流态的高性能混凝土，到目前为止，随着环保要求的日益提高，生产过程不添加苯、甲醛等有害物质的聚羧酸减水剂已成为国内和国际减水剂市场的主流产品，国内市场上不同结构和性能的聚羧酸减水剂也将近上百种，按分子结构划分，聚羧酸减水剂一般分为聚酯型、聚醚型、马来酸型、聚酰胺型等。

新拌混凝土流动性受外界气温和施工时间影响较大，例如，高温施工和远距离运输会导致混凝土坍落度和流动性发生损失，从而影响施工进度和浇筑质量，加之近年来国家环保力度的不断提高导致优质砂石料资源价格猛涨，机制砂石、高含泥量和石粉的砂石不断出现在混凝土生产企业，砂石料中的泥土和石粉同样对减水剂进行吸附，导致混凝土流动性下降。为克服上述问题，保坍缓释型聚羧酸减水剂成为了研究热点，张帆以普通型减水剂为参照，通过分析不同水泥、机制砂和不同添加方式对缓释型聚羧酸减水剂作用效率的影响，李晓东以异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯等为原料，以草酸和高锰酸钾作为引发剂通过自由基共聚反应合成保坍型聚羧酸减水剂，为聚羧酸减水剂低温合成技术提供一定的理论基础，张方财利用甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、AMPS、丙烯酰胺等作为主要原料，研究了不同合成温度对缓释型聚羧酸减水剂的性能研究，刘海露采用甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸为原料，以PEGDA为交联剂，采用水溶液自由基聚合，通过在聚羧酸分子中引入可以水解的酯类交联剂，在水泥碱性条件下释放出羧基，起到二次分散作用，提供水泥净浆经时流动度，且与粉煤灰和矿渣相容性良好，廖国胜通过以甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸为主要原料，采用AMPS和丙烯酰胺作为功能单体，在70℃合成缓释型聚羧酸减水剂，流动度经时损失小，保坍性好，此外，诸多高效和企业也进行了有关保坍缓释型聚羧酸减水剂的专利布局，例如，CN101830663公开了一种保坍型聚羧酸减水剂，其以甲基丙烯酸二甲氨乙酯、马来酸酐、烯丙基聚乙二醇为原料，在引发剂的作用下，通过水溶液聚合而得，CN104129941公开了一种保坍型聚羧酸减水剂及其制备方法，以马来酸酐与甲氧基聚乙二醇为原料得到马来酸单甲氧基聚乙二醇酯和马来酸双甲氧基聚乙二醇酯大单体的混合物；以马来酸酐与甲醇为原料得到马来酸酐双甲酯；所得大单体混合物、马来酸酐双甲酯、2－丙烯酰胺－2甲基丙基磺酸钠的混合水溶液，同时加入引发剂硫酸铵和链转移剂巯基乙醇，在80～85℃保温1h；将温度升高到95～100℃保温2h，冷却；加入氢氧化钠中和到pH＝6－7即制备得到保坍型聚羧酸减水剂。

现有理论认为：缓释型减水剂之所以具有缓释效应，其原理主要有以下几种：一是聚羧酸减水剂合成过程中对其吸附作用官能团进行保护，二是聚羧酸减水剂分子上含有酯键，缓释型减水剂在水泥基的强碱性环境下，保护基团或酯键发生水解，从而暴露出吸附作用官能团或产生含有羧基等吸附基团的小单体，从而吸附于水泥颗粒表面，产生二次分散作用，使水泥浆体恢复流动性。然而，上述外加剂往往初始减水率存在缺陷，大多需要复配减水型外加剂从而保证水泥基材料同时具有初始和后期流动性，该缓释型外加剂单独使用时往往导致水泥浆体初始流动性无法精确把控，并且后期缓释后水泥浆流动性亦存在流动性不佳，或者缓释作用太强导致后期水泥浆产生泌水、板结等现象。

发明内容