[发明专利]一种强吸附快分散的聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种强吸附快分散的聚羧酸减水剂及其制备方法，减水剂包括不饱和聚醚大单体、不饱和功能小单体、氧化剂、还原剂、分子量调节剂、生物质功能助剂，不饱和功能小单体的用量为不饱和聚醚大单体质量的5‑15％，氧化剂的用量为不饱和聚醚大单体质量的0.1‑1％，还原剂的用量为不饱和聚醚大单体质量的0.1‑2％，分子量调节剂的用量为不饱和聚醚大单体质量的0‑1％，生物质功能助剂的用量为不饱和聚醚大单体质量的5‑15％。该聚羧酸减水剂可有效解决现有的减水剂存在的与胶凝材料相容性差，导致混凝土早期流动性差、凝结硬化不正常、减水剂过掺的问题。

技术领域

本发明属于减水剂领域，具体涉及一种强吸附快分散的聚羧酸减水剂及其 制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，在聚羧酸减水剂的推动下，各种特种混凝土应运而生， 如；泵送混凝土、流态自密实混凝土、水下不离散混凝土等。因此，聚羧酸减 水剂为现代工程中混凝土施工和发展提供了技术支柱。高性能混凝土具有高流 动性、高耐久性和高强度等优异特性，掺加聚羧酸减水剂和矿物掺合料是实现 混凝土高性能化最主要的技术途径。常用的矿物掺合料有：粉煤灰，矿渣，硅 灰以及石灰石粉等。基础设施、海工设施、超高层建筑等高性能混凝土中粉煤 灰、矿粉、硅灰等矿物掺合料用量超过50％。

现代混凝土大量掺加粉煤灰和矿粉等各类矿物掺合料，因此聚羧酸减水剂 的吸附分散作用已不仅仅局限于与水泥的作用，还与其在粉煤灰和矿粉等矿物 掺合料颗粒表面的吸附行为有关。然而，由于我国地域广阔，生产水泥的原材 料因地而异，水泥矿物组成复杂，用于生产制备混凝土的砂石原材料质量参差 不齐，粉煤灰、矿粉、硅灰等矿物掺合料品种也繁多。而矿物掺合料的种类以 及掺量均会对水泥与减水剂的相容性产生影响。随之而来的是，由于混凝土拌 合物中的各类原材料的相容性引起的混凝土早期工作性的问题，特别是各种胶 凝组分和外加剂之间的相容性，如混凝土早期流动性差、凝结硬化不正常、减 水剂过掺等。混凝土配合比普遍采用低胶材、大掺量矿物掺合料、低水胶比等， 带来的普通聚羧酸减水剂的适应性问题函待解决。

通过外加剂的合成技术手段，加强聚羧酸减水剂在各种胶凝材料间的吸附 性和分散性，提高聚羧酸减水剂与各种胶凝组分间的相容性，持续保持混凝土 流动度的经时状态、降低聚羧酸减水剂掺量是目前迫切需要攻关解决的外加剂 核心技术之一。但是，现有的聚羧酸减水剂与胶凝材料的相容性较差，导致聚 羧酸减水剂对胶凝材料的吸附性和分散效果较差。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种强吸附快分散的聚羧酸 减水剂及其制备方法，该聚羧酸减水剂可有效解决现有的减水剂存在的与胶凝 材料相容性差，导致混凝土早期流动性差、凝结硬化不正常、减水剂过掺的问 题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种强吸附快分散的聚羧酸减水剂，包括不饱和聚醚大单体、不饱和功能 小单体、氧化剂、还原剂、分子量调节剂、生物质功能助剂，不饱和功能小单 体的用量为不饱和聚醚大单体质量的5-15％，氧化剂的用量为不饱和聚醚大单体 质量的0.1-1％，还原剂的用量为不饱和聚醚大单体质量的0.1-2％，分子量调节 剂的用量为不饱和聚醚大单体质量的0.1-1％，生物质功能助剂的用量为不饱和 聚醚大单体质量的5-15％。

上述方案中，通过不饱和聚醚大单体引入疏水性长侧链，主要起减水、分 散及分散保持等作用，它主要提供空间位阻等位阻斥力，影响着PCE的分散和 分散保持性能；通过不饱和功能小单体在主链上引入了大量强极性基团如磺酸 基、羧酸基、铵基等，主要起锚固、增溶，提供静电斥力等吸附驱动力，这是 聚羧酸减水剂吸附分散的基础，同时不饱和功能小单体的引入也降低了主链卷 曲程度，抑制分子构象收缩。通过调整氧化还原体系、分子量调节剂的种类和 用量，使得聚羧酸减水剂的分子量及其分布可被调节，聚羧酸减水剂的吸附效 率和提供空间位阻的能力被改善。生物质功能助剂是由部分丙烯酸与生物质材料反应生成物、未完全反应丙烯酸、未完全反应生物质材料和次磷酸钠所组成， 如丙烯酸与葡萄糖反应生成葡萄糖内脂，具体反应过程如下：