構(gòu)件用早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種構(gòu)件用早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑及其制備方法，屬于減水劑制備領(lǐng)域。該減水劑由按重量百分比計的下述各組分聚合而成，各組分包括：分子量2400以上的甲基烯丁基聚氧乙烯聚氧丙烯單體80～85%；不飽和一元羧酸及其衍生物單體10～15%；不飽和烯基磺酸及其鈉鹽0.5～5%。制備方法為：將各組分在20～40℃溫度條件下，采用氧化還原引發(fā)體系使各組分在水溶液中進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)后經(jīng)中和劑中和后得到引氣量低、分散性好的聚合物，聚羧酸系減水劑的早強(qiáng)性能隨大單體分子量增大而加強(qiáng)，可以滿足構(gòu)件用早強(qiáng)或超早強(qiáng)使用要求。
【專利說明】構(gòu)件用早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混凝土減水劑的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種預(yù)制構(gòu)件用早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]預(yù)制混凝土技術(shù)具有產(chǎn)品質(zhì)量好，施工快，場地清潔等優(yōu)勢，適用于高架大跨度預(yù)應(yīng)力U型橋梁和預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，21世紀(jì)不斷倡導(dǎo)資源節(jié)約與環(huán)境友好，C40~ClOO的預(yù)制混凝土往往摻有大量的礦物摻和料，在市政和建筑工程領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣、發(fā)展越來越快。一般早強(qiáng)混凝土采用傳統(tǒng)的外加劑產(chǎn)品為萘系減水劑、脂肪族減水劑、氨基磺酸 系減水劑以及三聚氰胺系減水劑，應(yīng)用于高性能預(yù)制構(gòu)件混凝土生產(chǎn)存在眾多問題，其中最主要的是存在不同程度的緩凝作用和適應(yīng)性差的問題，如在常溫條件下的I天抗壓強(qiáng)度只能達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的20%左右，3天可以達(dá)到40~50%，而大摻量礦物摻和料混凝土則早期強(qiáng)度更低，7天強(qiáng)度才能達(dá)到50%左右，而在低于5°C的情況下，混凝土早期強(qiáng)度可能更低。
[0003]采用超高減水率的早強(qiáng)型或超早強(qiáng)聚羧酸系減水劑技術(shù)，可以提高礦物細(xì)粉摻和料用量，降低普通硅酸鹽水泥，實(shí)現(xiàn)超低的混凝土水膠比，也可以使混凝土早期獲得高強(qiáng)度，后期強(qiáng)度穩(wěn)定增長，常溫條件下可以配制的C60~C80超早強(qiáng)混凝土，I天強(qiáng)度即可達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度等級的50%左右，即使在0°C左右的低溫條件下并在保證混凝土具有良好的工作性能前提條件下，也可以縮短構(gòu)件的靜停和養(yǎng)護(hù)時間，凝結(jié)時間滿足迅速脫模的要求，混凝土構(gòu)件不會出現(xiàn)蜂窩、麻面現(xiàn)象，完全可以滿足質(zhì)量要求。因此，迫切需要一種能夠滿足混凝土保坍、快凝、早強(qiáng)及快速脫模的專用早強(qiáng)型減水劑，構(gòu)件混凝土專用超早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑是預(yù)制混凝土技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，也是構(gòu)件用混凝土外加劑的發(fā)展方向。
[0004]眾所周知，聚羧酸系減水劑具有減水率高、混凝土和易性好及坍落度損失小，氯離子與堿含量低、混凝土收縮小并且生產(chǎn)與應(yīng)用過程對環(huán)境友好，對人體無危害，但目前早強(qiáng)型或超早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑構(gòu)件用外加劑在國內(nèi)市場上并不多見。國內(nèi)通常采用無機(jī)鹽或有機(jī)早強(qiáng)劑與聚羧酸系減水劑復(fù)配可以達(dá)到提高混凝土效果，但28天強(qiáng)度往往增加很少甚至倒縮，而提高I天以內(nèi)的強(qiáng)度即超早強(qiáng)作用基本不存在。中國發(fā)明專利CN102786248A公開了一種“高性能預(yù)制構(gòu)件用聚羧酸系高效減水劑的合成方法”，使用了甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯大單體和丙烯酸、2 —丙烯酰胺基一 2 —甲基丙磺酸等小單體在60~65°C水溶液體系中溫合成，產(chǎn)品的早強(qiáng)效果不明顯；CN101205128A公開了“一種早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑配方及制造方法”采用聚合度37與聚合度54的烯丙基聚氧乙烯大單體和丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸鈉等小單體在55°C以上合成，大單體聚合度低，緩凝嚴(yán)重，無超早強(qiáng)效果；CN101085701A公開了一種超早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑制備方法，由于采用丙烯酸與甲氧基聚乙二醇4000酯化得到酯類大分子量的大單體，酯化反應(yīng)溫度高(120°C以上)，分子量太大使副產(chǎn)物多，酯化率較低使有效成分降低，第二步合成反應(yīng)溫度60~100°C溫度過高質(zhì)量不易控制；CN101066853A公布了 “一種聚醚類超早強(qiáng)型混凝土超塑化劑”，也采用了分子量超過4000的甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯大單體，與丙烯酸及馬來酸酐聚氧乙烯聚氧丙烯酯等合成了一種具有低泡高減水超早強(qiáng)型的聚羧酸系減水劑，馬來酸酐聚氧乙烯聚氧丙烯酯自身的合成工藝復(fù)雜，該物質(zhì)加入導(dǎo)致減水率降低，產(chǎn)品雖有超早強(qiáng)效果，但因減水率過低需要提高摻量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種構(gòu)件用早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑及其制備方法，其引氣量低、分散性好，可用于具有I天以內(nèi)超早強(qiáng)或I~3天的早強(qiáng)要求的混凝土構(gòu)件，對環(huán)境友好、對人身體無害，從而解決現(xiàn)有的聚羧酸系減水劑早強(qiáng)和減少性不好的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種構(gòu)件用早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑，該減水劑由按重量百分比計的下述各組分聚合而成，各組分包括:
[0007]分子量不小于2400的甲基烯丁基聚氧乙烯聚氧丙烯單體80~85% ；
[0008]不飽和一元羧酸及其衍生物單體10~15% ；
[0009]不飽和烯基磺酸及其鈉鹽0.5~5%。 [0010]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種構(gòu)件用早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑的制備方法，包括:
[0011]按本發(fā)明所述配方取各組分；
[0012]將各組分在20~40°C溫度條件下，采用氧化還原引發(fā)體系使各組分在水溶液中進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)后經(jīng)中和劑中和后得到的聚合物即為構(gòu)件用早強(qiáng)型或超早強(qiáng)型聚竣Ife系減水劑。
[0013]本發(fā)明的有益效果為:通過將分子量不小于2400的甲基烯丁基聚氧乙烯聚氧丙烯單體、不飽和一元羧酸及其衍生物單體和不飽和烯基磺酸及其鈉鹽在氧化還原的引發(fā)體系下聚合形成一種構(gòu)件用早強(qiáng)型或超早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑，該減水劑分子由于帶有密集的聚氧化烯基長側(cè)鏈，有利于水泥顆粒的分散，增加了混凝土中水泥水化速度，而帶有10~15%的羧酸基、酰胺基、磺酸基結(jié)構(gòu)物，則在水泥水化早期穩(wěn)定了水泥與外加劑的吸附，能夠控制初期的混凝土坍落度損失，當(dāng)水泥開始凝結(jié)后，水泥水化速度得到加強(qiáng)。該減水劑早強(qiáng)性能隨甲基烯丁基聚氧乙烯聚氧丙烯的分子量增加得到增強(qiáng)，采用分子量2400的甲基烯丁基聚氧乙烯聚氧丙烯單體使混凝土具有I~3天的早強(qiáng)效果，而采用分子量4000以上的甲基烯丁基聚氧乙烯聚氧丙烯單體使混凝土具有I天以內(nèi)的超早強(qiáng)效果，該產(chǎn)品生產(chǎn)與使用環(huán)境友好，具有引氣量低、分散性好，對人身體無害優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例提供一種構(gòu)件用早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑，該減水劑由按重量百分比計的下述各組分聚合而成，各組分包括:
[0016]分子量不小于2400的甲基烯丁基聚氧乙烯聚氧丙烯單體80~85% ；
[0017]不飽和一元羧酸及其衍生物單體10~15%;[0018]不飽和烯基磺酸及其鈉鹽0.5~5%。
[0019]上述減水劑中，分子量不小于2400的甲基烯丁基聚氧乙烯聚氧丙烯單體由下述通式一表不:
【權(quán)利要求】
1.一種構(gòu)件用早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑，其特征在于，該減水劑由按重量百分比計的下述各組分聚合而成，各組分包括: 分子量不小于2400的甲基烯丁基聚氧乙烯聚氧丙烯單體80~85% ； 不飽和一元羧酸及其衍生物單體10~15% ； 不飽和烯基磺酸及其鈉鹽0.5~5%。
2.如權(quán)利要求1所述的減水劑，其特征在于，所述分子量不小于2400的甲基烯丁基聚氧乙烯聚氧丙烯單體由下述通式一表示: 通式一
3.如權(quán)利要求1或2所述的減水劑，其特征在于，所述甲基烯丁基聚氧乙烯聚氧丙烯單體采用分子量為4000~9000的甲基烯丁基聚氧乙烯聚氧丙烯單體。
4.如權(quán)利要求1所述的減水劑，其特征在于，所述不飽和一元羧酸及其衍生物單體由通式二表示: 通式二
5.如權(quán)利要求1、2或4所述的減水劑，其特征在于，所述不飽和磺酸或其鈉鹽選自:烯丙基磺酸或其鹽、甲基烯丙基磺酸或其鹽、苯乙烯磺酸或其鹽、2-甲基丙烯酰胺-3-丙烯磺酸或其鹽中的任一種或任意兩種。
6.一種構(gòu)件用早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑的制備方法，其特征在于，包括: 按權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述配方取各組分； 將各組分在20~40°C溫度條件下，采用氧化還原引發(fā)體系使各組分在水溶液中進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)后經(jīng)中和劑中和后得到的聚合物即為構(gòu)件用早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述采用的氧化還原引發(fā)體系中的氧化劑為氫過氧化物、過硫酸鹽中的一種或它們的混合物，所述氧化劑的用量為各組分中單體總重量的0.2%~2.0% ； 所述采用的氧化還原引發(fā)體系中的還原劑為硫的低價化合物、L-抗壞血酸中的一種或它們的混合物，所述還原劑的用量為原料組分中全部單體總重量的0.1~1.0%。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法中，通過以下方式控制聚合反應(yīng)速度，將采用的氧化還原引發(fā)體系中的氧化劑配制成溶液，或?qū)⑦€原劑配制成溶液，或氧化劑與還原劑分別配制成溶液，而不需要配制成溶液另一組分可以直接加入反應(yīng)釜中，通過滴加方式將配制的溶液向反應(yīng)體系中滴加來控制聚合反應(yīng)速度，滴加時間控制在I~5小時。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法中，在聚合反應(yīng)后，用氫氧化鈉、三`乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺中的任一種進(jìn)行中和后得到質(zhì)量濃度為40~60%的構(gòu)件用早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑。
【文檔編號】C08F220/06GK103965416SQ201410158816
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】李崇智, 向艷飛, 馬健, 王琴, 戚承志, 周文娟, 隗功驍, 張赫 申請人:北京建筑大學(xué), 和創(chuàng)新天（北京）環(huán)?？萍加邢薰?br>