專利名稱：超高減水率的聚羧酸系減水劑及其制備方法和使用方法
超高減水率的聚羧酸系減水劑及其制備方法和使用方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是一種超高減水率的聚羧酸系減水劑及其制備方法和使用方法；屬于使用高分子材料作為砂漿混凝土的有效成分，應(yīng)用于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水泥混凝土的強度與拌制混凝土?xí)r加入的水量密切相關(guān)，加水量大，對提高流動性有利，便于施工，但混凝土的強度會隨著用水量的增加明顯降低。因此，減水劑是重要的水泥混凝土添加劑。
高性能混凝土因具有高流動性、高強度和高耐久性，已成為混凝土發(fā)展的一個重要方向。減水劑是制備高性能混凝土不可缺少的一個組分，眾多減水劑品種中，梳形結(jié)構(gòu)的聚羧酸系減水劑不僅具有高的減水率，而且還具有摻量低、新拌混凝土坍落度保持能力好、 硬化混凝土收縮小、堿含量低、無氯和清潔環(huán)保等特性，能大大改善混凝土的工作性能，大幅度提高混凝土的抗壓強度及耐久性。適合于配制高性能混凝土，尤其是在高層建筑物、大跨度橋梁、海洋鉆井平臺、隧道等工程中應(yīng)用前景廣闊。
聚羧酸系減水劑一般要選擇一些帶有不同官能團(tuán)的單體材料，再按照分子設(shè)計原則通過加成反應(yīng)將可聚合結(jié)構(gòu)單元合成預(yù)定結(jié)構(gòu)與性能的減水劑。通常由含羧酸基和聚氧化乙烯基等兩種以上的單體，與含磺酸基、酯基或其它基團(tuán)的一些可聚單體通過自由基共聚反應(yīng)合成，其化學(xué)分子結(jié)構(gòu)中含羧酸基和聚氧化乙烯基及其它基團(tuán)。在聚合物的分子結(jié)合過程中，不同單體隨機(jī)或有規(guī)律地聚合在一起，以含羧基、聚氧乙烯基、酯基、磺酸基等單體為基本單元。
2009年以前，“聚乙二醇單甲醚酯化大單體+混合單體聚合”和“烯丙基聚乙二醇+ 混合單體聚合”的方法是較多的水泥外加劑廠商采用的合成方式，前者不僅工藝較復(fù)雜，酯化過程難控制，酯化產(chǎn)物對聚合反應(yīng)及最終產(chǎn)品的性能影響很大，而且原材料成本高，缺乏市場競爭力；后者工藝不需要兩步合成，且原材料價格低廉，但產(chǎn)品性能不及前者。自2009 年開始，隨著甲基烯丁基聚氧乙烯醚的推出，所合成的聚羧酸系減水劑性能優(yōu)異，且生產(chǎn)工藝簡單，備受市場歡迎，但生產(chǎn)甲基烯丁基聚氧乙烯醚的起始劑異戊烯醇受日本可樂麗和德國巴斯夫的控制，產(chǎn)品供應(yīng)和價格波動非常大，無法滿足市場不斷增長的需求。
現(xiàn)今，降低成本、簡化工藝，增強市場競爭力，同時滿足良好的綜合性能要求是聚羧酸系減水劑的研究重點。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種工藝簡單，操作方便，原料成本較低，減水率超高的聚羧酸系減水劑及其制備方法和使用方法。
本發(fā)明的目的可以通過如下措施來達(dá)到
本發(fā)明的超高減水率的聚羧酸系減水劑，其特征在于由如下以重量份數(shù)計的原料組成
不飽和聚醚(I ) 丙烯酸丙烯酰胺丙烯三甲酸雙氧水 L一抗壞血酸巰基乙酸巰基丙酸氫氧化鈉水
組分中的不飽和聚醚(I)的結(jié)構(gòu)如下式所示
式中，R1, &為H或C原子數(shù)為1 3的烷基；a b = 1 10 1。
本發(fā)明中，用自行研制的不飽和聚醚(I)DD-405代替甲基烯丁基聚氧乙烯醚，形成側(cè)鏈，產(chǎn)生空間位阻作用，防止水泥顆粒凝聚，保持分散性；長側(cè)鏈的聚羧酸系減水劑具有較好的流動度保持性，而短側(cè)鏈的聚羧酸系減水劑具有較高的分散能力。DD-405可與丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯三甲酸發(fā)生聚合反應(yīng)，引入羧基和酰胺基，羧基具有減水、緩凝及保坍等作用，酰胺基具有增強減水效果，改善坍落度損失的作用。雙氧水和L-抗壞血酸形成氧化還原體系，可作為引發(fā)劑，使各單體參與聚合反應(yīng)。巰基乙酸和巰基丙酸作為鏈轉(zhuǎn)移劑， 控制合成減水劑的分子量。氫氧化鈉用來調(diào)節(jié)反應(yīng)產(chǎn)物溶液的PH值，使合成的減水劑性能穩(wěn)定，適用于各項工程。
本發(fā)明的目的還可以通過如下措施來達(dá)到
本發(fā)明的超高減水率的聚羧酸系減水劑，所述不飽和聚醚(I)的數(shù)均分子量 1200 1400。
本發(fā)明的超高減水率的聚羧酸系減水劑，由如下以重量份數(shù)計的原料組成
權(quán)利要求
1. 一種超高減水率的聚羧酸系減水劑，其特征在于由如下以重量份數(shù)計的原料組成不飽和聚醚(I )100丙烯酸丙烯酰胺丙烯三甲酸雙氧水 L一抗壞血酸巰基乙酸巰基丙酸氫氧化鈉水組分中的不飽和聚醚(I)的結(jié)構(gòu)如下式所示10 18 1 31.25 9.25 0.45 2.25 0.15 0.75 0.12 0.48 0.12 0.48 6 10 125 195O式中，R1J2為H或C原子數(shù)為1 3的烷基；a b= 1 10 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑，其特征在于所述不飽和聚醚(I) 的數(shù)均分子量1200 1400。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑，其特征在于由如下以重量份數(shù)計的原料組成
4.一種權(quán)利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟①聚合前的準(zhǔn)備準(zhǔn)確稱取水125 195重量份，備以下各步驟分用；a溶液a的配制準(zhǔn)確稱取丙烯酸10 18重量份、丙烯酰胺1 3重量份、丙烯三甲酸1. 25 9. 25重量份和部分水，攪拌混合均勻，抽入高位槽A，備滴加；b溶液b的配制準(zhǔn)確稱取L-抗壞血酸0. 15 0. 75重量份、巰基乙酸0. 12 0. 48重量份、巰基丙酸 0. 12 0. 48重量份和部分水，攪拌混合均勻，抽入高位槽B，備滴加；c底料的配制準(zhǔn)確稱取不飽和聚醚(1)100重量份和部分水，投入聚合反應(yīng)釜中，攪拌均勻，備聚合用；②聚合向步驟C已投入底料的聚合反應(yīng)釜內(nèi)通入保護(hù)氣體氮氣若干分鐘以趕跑空氣后，開動攪拌，升溫至50°C 70°C，加入雙氧水0. 45 2. 25重量份；待溫度再次升至50°C 70°C 溫度時，滴加溶液a和溶液b，注意溶液b先于溶液a開始滴加，注意控制滴加速度，溶液a 于1. 5 3. 5小時內(nèi)滴完，溶液b于2 4小時內(nèi)滴完，滴加完畢后，在50°C 70°C溫度下， 繼續(xù)保溫聚合反應(yīng)0. 5 2. 5小時，降至室溫，待中和；③中和步驟②聚合反應(yīng)制得物料，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值至6. 8 7. 2，混合均勻，即得超高減水率的聚羧酸系減水劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的超高減水率的聚羧酸系減水劑的制備方法，其特征在于步驟②中所述合成工藝參數(shù)為聚合反應(yīng)溫度為 65°C，溶液a滴加時間為2 3小時，溶液b 滴加時間為2. 5 3. 5小時，保溫聚合反應(yīng)時間1 2小時。
6.一種據(jù)權(quán)利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑的使用方法，其特征在于凈漿中減水劑添加量為水泥重量的0. 10% 0. 20%，混凝土中減水劑添加量為水泥重量的 0. 20% 0. 40%。
7.權(quán)利要求1的超高減水率的聚羧酸系減水劑的應(yīng)用，其特征在于適用于對混凝土強度要求較高的高層建筑物、大跨度橋梁、海洋鉆井平臺、隧道、大壩、機(jī)場建設(shè)工程中。
全文摘要
本發(fā)明是一種超高減水率的聚羧酸系減水劑及其制備方法和使用方法，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。由如下以重量份數(shù)計的原料組成不飽和聚醚(I)100，丙烯酸10～18，丙烯酰胺1～3，丙烯三甲酸1.25～9.25，雙氧水0.45～2.25，L-抗壞血酸0.15～0.75，巰基乙酸0.12～0.48，巰基丙酸0.12～0.48，氫氧化鈉6～10，水125～195。提供了一種工藝簡單，操作方便，原料成本較低，減水率超高的聚羧酸系減水劑、制備方法及使用方法。用自行制備的不飽和聚醚(I)DD-405代替甲基烯丁基聚氧乙烯醚，拓寬了聚羧酸系減水劑的原料供應(yīng)市場，降低了原料成本，穩(wěn)定了原料價格。適用于對水泥混凝土強度要求較高的高層建筑物、大跨度橋梁、海洋鉆井平臺、隧道、大壩、機(jī)場建設(shè)工程中。
文檔編號C04B24/32GK102504139SQ20111038898
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者張?zhí)焖? 杜輝, 王振波, 羅瓊, 董建國 申請人:上海東大化學(xué)有限公司