一種具有叔胺基的多支鏈聚羧酸減水劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于水泥漿、砂漿和混凝土等材料的流動性保持劑，尤其涉及一 種抗泥性能高的多支鏈聚羧酸減水劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥衆(zhòng)、水泥砂衆(zhòng)和水泥混凝土材料是全世界用量最大的一種建筑材料，在城市 建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)民用建筑、水利工程、軍事工程、運(yùn)輸工程等各類工程中大量廣泛使 用。水泥混凝土材料的特性之一是以抗壓強(qiáng)度作為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)。根據(jù)混凝土強(qiáng)度規(guī)律， 決定水泥基建筑材料的抗壓強(qiáng)度的決定因素是水灰比，高強(qiáng)水泥材料需要的水灰比越小， 即單位體積用水量越低，材料強(qiáng)度越高。為了保持新拌水泥基材料的可施工性和工作性能， 必須有一定的多余的水才能滿足材料的強(qiáng)度和施工性的要求。為了進(jìn)一步降低水灰比，人 們發(fā)明了木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑、萘系磺酸鹽甲醛縮合物、三聚氰胺磺化甲醛縮聚物、丙酮 磺化甲醛縮合物和聚羧酸高效減水劑，將這類材料加入到混凝土中可以顯著降低水泥基復(fù) 合材料的水灰比（w/C)，這類具有表面活性的高分子分散劑，解決了強(qiáng)度和施工性的基本要 求，滿足了以混凝土為代表的現(xiàn)代水泥基材料現(xiàn)代化施工需要，現(xiàn)代化的混凝土施工又促 進(jìn)了混凝土外加劑的廣泛使用，沒有混凝土外加劑或減水劑，現(xiàn)代混凝土施工是不可能實(shí) 現(xiàn)的。
[0003] 聚羧酸類減水劑是目前最新型的高效混凝土減水劑，該減水劑為梳型結(jié)構(gòu)，根據(jù) 主鏈和支鏈的鏈接方式不同，可以分為聚酯類和聚醚類以及聚酯聚醚混合類。這類材料的 特點(diǎn)是通過人工合成方法，產(chǎn)品可控制性較強(qiáng)，但這類減水劑在使用過程中仍存在流動性 損失較快的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明主要是針對現(xiàn)有技術(shù)中聚羧酸類混凝土外加劑在使用過程中的坍落度損 失過快問題，特別是在含泥量高的運(yùn)用場合上述問題尤其突出而提出一種保坍抗泥性能高 的多支鏈聚羧酸減水劑。
[0005] 本發(fā)明的另一個目的還在于提供上述具有抗泥保坍性能的多支鏈聚羧酸減水劑 的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)： 一種具有叔胺基的多枝鏈聚羧酸減水劑，其特征在于：該聚羧酸減水劑分子為梳型結(jié) 構(gòu)，主鏈具有陰離子，支鏈具有非離子聚氧乙烯或聚氧丙烯親水結(jié)構(gòu)和叔胺基團(tuán)；該聚羧酸 減水劑是由下列單體反應(yīng)物在聚合引發(fā)劑的作用下進(jìn)行水溶液聚合而成： 1) 單體A:選自丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸和富馬酸中的一種或兩種以上的 混合物，單體A占總反應(yīng)物重量的3-10% ; 2) 單體B:其結(jié)構(gòu)式如下： (CH3) 2C=CHCH20 [CH2CH20]n [CH2CH(CH3) -0]n-0H 其中，m為20-60,η為0-10,單體B中聚乙二醇的含量為0. 5-2% ;單體B占總反應(yīng)物重 量的 82-90% ; 3)單體C:分子式為CH2=C(?)C00R2，其中&為Η或CH3,私為CH3-、CH3CH2-、其它烷基、 !10-〇12〇120-、!10〇12〇1(〇13)0-或（〇1 2〇10)-〇120-中的一種；單體(：占總反應(yīng)物重量的3-6%; 4)單體D:選自甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯或丙烯酸二甲基氨基乙酯中的一種或兩種的混 合物；單體D占總反應(yīng)物重量的0. 5-2% ; 5)再加以上述四種單體反應(yīng)物總重100-200%的去離子水。
[0007] 作為優(yōu)選的方案，所述的單體B中，m為20-50,η為5-10,數(shù)均分子量為 2000-3000〇
[0008] 更為優(yōu)選的方案是：單體Α為丙烯酸或甲基丙烯酸；單體Β為異戊烯醇聚氧乙烯 醚或甲基丙烯醇聚氧乙烯醚；單體C為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥 乙酯中的一種。
[0009] 本發(fā)明提出的一種制備上述任意一種具有叔胺基的多支鏈聚羧酸減水劑的制備 方法，該方法依次包括以下步驟： 1) 將單體B投入到四口反應(yīng)瓶中，用氮?dú)獯等?，用水浴或油浴加熱?0-KKTC; 2) 分別往四口反應(yīng)瓶中滴加單體A、C、D和鏈轉(zhuǎn)移劑的混合水溶液，另外滴加聚合反應(yīng) 引發(fā)劑的水溶液，控制單體和引發(fā)劑溶液同時加完，滴加時間為2-5個小時，滴加完成后， 聚合反應(yīng)1-2個小時，聚合反應(yīng)溫度40-75°C; 3) 用氫氧化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)物水溶液的pH值到6. 0-6. 5,即可得到所述的聚羧酸減水劑。
[0010] 上述方法中，所述聚合反應(yīng)引發(fā)劑選自過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過氧化氫、 甲醛合次硫酸氫鈉和抗壞血酸中的一種或兩種的混合物，鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸或巰基丙 酸。
[0011] 上述方法中，所述的聚合反應(yīng)引發(fā)劑優(yōu)選的用量為反應(yīng)單體總重量的〇. 5-1. 5%。
[0012] 在上述聚合反應(yīng)體系中，總反應(yīng)物的反應(yīng)物可溶性固體濃度為35-50%，優(yōu)選 40%〇
[0013] 本發(fā)明制備的具有叔胺基的多支鏈聚羧酸減水劑不僅本身具有較好的抗泥保坍 作用，而且，在與其他類別的聚羧酸減水劑混合使用時，更能夠顯著提高其它產(chǎn)品的保坍性 能。
[0014] 本發(fā)明提供的具有叔胺基的多支鏈聚羧酸減水劑與目前市場上的同類產(chǎn)品相比， 具有以下幾個方面的明顯特點(diǎn)： (1)主鏈具有陰離子、非離子，支鏈具有叔胺基團(tuán)，分子結(jié)構(gòu)區(qū)別于現(xiàn)有的聚羧酸類減 水劑，對普通砂石料，特別是對含泥量高的砂石料具有突出的抗泥保坍效果，如果單獨(dú)使 用，摻量為〇. 10-0. 22% (以所有膠凝材料計(jì)算）效果較佳。
[0015] (2)分子結(jié)構(gòu)中，無緩凝組分，不同的季節(jié)不影響混凝土的正常凝結(jié)時間。
[0016] (3)對含泥量較多的混凝土尤其具有較好保坍性能。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施方案，現(xiàn)列舉以下實(shí)施例，實(shí)施例以說明的方式給出， 但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍絕不局限于下述具體實(shí)施實(shí)例。
[0018] 實(shí)施例1 單體A7g(丙稀酸） 單體B80g(異戊稀醇聚氧乙稀醚，E0為50) 單體C4. 0g(丙稀酸甲酯） 單體D0.5g(甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(簡稱DMAM)) 將80g單體B投入到四口燒瓶中，用氮?dú)獯等?，用油浴加熱?5°C。分別滴加單體A，C，D和鏈轉(zhuǎn)移劑巰基丙酸0. 33g和去離子水68g，0. 8g過硫酸銨和68g去離子水的引發(fā) 劑的水溶液。兩個液體同時滴加，滴加時間3個小時，保溫時間2個小時，用氫氧化鈉調(diào)節(jié) 反應(yīng)物水溶液的pH值到6. 0-6. 5,降溫到30°C。得到含量為40%的聚羧酸水溶液。記為減 水劑PC-1。
[0019] 實(shí)施例2 單體A5g(甲基丙烯酸） 單體B80g(甲基丙烯醇聚氧乙烯醚，E0為50) 單體C4g(丙稀酸乙酯） 單體D0. 7g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(簡稱DMAM) 將80g單體B投入到四口燒瓶中，用氮?dú)獯等?，用油浴加熱?5°C。分別滴加單體A，C，D和鏈轉(zhuǎn)移劑巰基乙酸0. 35g和去離子水68g，0. 7g過硫酸銨和68g去離子水的引發(fā) 劑的水溶液。兩個液體同時滴加，滴加時間3個小時，保溫時間2個小時，用氫氧化鈉調(diào)節(jié) 反應(yīng)物水溶液的pH值到6. 0-6. 5,降溫到30°C。得到含量為40%的聚羧酸水溶液。記為減 水劑PC-2。
[0020] 實(shí)施例3 單體A7g(丙稀酸） 單體B80g(異戊稀醇聚氧乙稀醚，E0為50) 單體C4g(丙烯酸羥丙酯） 單體D0.5g(丙烯酸二甲基氨基乙酯(簡稱DMA)) 將80g單體B投入到四口燒瓶中，用氮?dú)獯等?，用油浴加熱?5°C。分別滴加單體A，C，D和鏈轉(zhuǎn)移劑巰基丙酸0. 33g和去離子水68g，0. 8g過硫酸銨和68g去離子水的引發(fā) 劑的水溶液。兩個液體同時滴加，滴加時間3個小時，保溫時間2個小時，用氫氧化鈉調(diào)節(jié) 反應(yīng)物水溶液的