一種抗裂減縮型聚羧酸系減水劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種混凝土用聚羧酸系減水劑的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種抗裂減縮 型聚羧酸系減水劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在水泥水化硬化過程中由于毛細(xì)管負(fù)壓、失去毛細(xì)孔和凝膠孔的吸附水、相對濕 度降低或與空氣中的co 2反應(yīng)，伴隨有體積的收縮，引起水泥混凝土的塑性收縮、干燥收縮、 自收縮和碳化收縮等，混凝土因為收縮引起較大的拉應(yīng)力，持續(xù)產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度 和耐久性降低，這已經(jīng)成為工程實(shí)踐中的難題。國內(nèi)外通常采用添加混凝土膨脹劑來補(bǔ)償 混凝土的干縮，摻量較大且必須對混凝土進(jìn)行長時間的保濕養(yǎng)護(hù)，才能達(dá)到補(bǔ)償收縮的效 果，因而加大了工程的施工時間?；炷翜p縮劑通過降低混凝土毛細(xì)孔內(nèi)水分子的表面張 力、減少水分蒸發(fā)過程的收縮力來降低混凝土的體積收縮，以此減緩和控制混凝土的開裂 現(xiàn)象，提高混凝土的抗裂性能和耐久性能。
[0003] 由于聚羧酸系減水劑的分子可設(shè)計理論，通過對其化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變，引入羧基、酰 胺基、磺酸基、減縮基團(tuán)等可以得到高減水且能降低混凝土收縮的功能性聚羧酸系減水劑。 日本專利CN1616375A報道了一種水硬性水泥組合物用多功能型摻合劑。該專利由馬來 酸酐與特定的烯丙基醚大單體在非水體系中發(fā)生自由基共聚反應(yīng)，在聚合轉(zhuǎn)化率達(dá)50~ 90 %的反應(yīng)中途時，向反應(yīng)體系中加水中和得到共聚物。該摻合劑具有縮短凝結(jié)時間、硬化 混凝土自收縮小且提高混凝土強(qiáng)度的特點(diǎn)。專利CN101787137A報道了一種具有減縮功能 的聚羧酸系減水劑、合成方法及使用方法，該專利將聚丙烯酸和帶有酰胺基的胺類化合物 先共聚后與聚乙二醇酯化的合成工藝制得減縮型聚羧酸系減水劑，具有低摻量、高減水率 且顯著改善混凝土收縮率的特點(diǎn)，但其酯化工藝復(fù)雜，缺乏市場競爭力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種合成工藝簡單、高減水率且 具有顯著減縮效果的抗裂減縮型聚羧酸系減水劑的制備方法，用以提高混凝土的力學(xué)性能 和耐久性能。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種抗裂減縮型聚羧酸系減水劑的制備方法，其具體步驟 如下：
[0006] (1)醇胺混合物的制備：將質(zhì)量濃度為30~60%的丙烯酰胺水溶液和甘醇類有機(jī) 小分子在30~50°C攪拌1~5h得到醇胺水溶液；其中所述丙烯酰胺與甘醇類有機(jī)小分子 的質(zhì)量比為1 : (0.3~1.8);
[0007]⑵抗裂減縮型聚羧酸系減水劑制備：將步驟⑴得到的醇胺水溶液、不飽和聚 氧乙烯醚大單體和纖維素醚的混合水溶液置于釜中，升溫至25~40°C，在引發(fā)劑作用下滴 加含有不飽和雙鍵的羧酸類小單體與鏈轉(zhuǎn)移劑的混合水溶液；同時滴加還原劑的水溶液反 應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后采用中和劑調(diào)整PH為5~7 ;其中滴加時間1. 5~5h，滴加后保溫時間為 1~4h ;所述不飽和聚氧乙烯醚、纖維素醚、醇胺水溶液、不飽和雙鍵的羧酸類小單體、引發(fā) 劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、還原劑的質(zhì)量比為1 : (〇. 03~0. 08) : (0. 02~0. 1) : (0. 09~0. 2) (0. 008~ 0? 02) : (0? 005 ~0? 01) : (0? 001 ~0? 003)。
[0008] 優(yōu)選步驟（1)中所述的甘醇類有機(jī)小分子為一縮二乙二醇、二縮三乙二醇或三縮 四乙二醇中的至少一種。
[0009] 優(yōu)選步驟（2)中不飽和聚氧乙烯醚大單體和纖維素醚的混合水溶液的質(zhì)量濃度 為50~62% ;含有不飽和雙鍵的羧酸類小單體與鏈轉(zhuǎn)移劑的混合水溶液的質(zhì)量濃度為 28~50% ;還原劑的水溶液的質(zhì)量濃度為0. 3%~1%。
[0010] 優(yōu)選步驟（2)所述的不飽和聚氧乙烯醚為烯丙基聚氧乙烯醚、異丁烯基聚氧乙烯 醚、異戊烯基聚氧乙烯醚、4-羥丁基乙烯基醚、或甲基烯基聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚中的至 少一種；其分子量為1400~5000。
[0011] 優(yōu)選步驟（2)所述的纖維素醚為羧甲基纖維素、羥乙基纖維素或羥丙基甲基纖維 素中的至少一種；優(yōu)選所述的引發(fā)劑為過氧化氫、過硫酸銨、過硫酸鈉或過硫酸鉀中的至少 一種；優(yōu)選所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸、2-巰基丙酸、3-巰基丙酸、巰基乙醇或異丙醇中的 至少一種；優(yōu)選所述的含有不飽和雙鍵的羧酸類小單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲 酯、甲基丙烯酸甲酯或馬來酸酐中的至少一種；優(yōu)選所述的還原劑為亞硫酸氫鈉、維生素 C、硫酸亞鐵或葡萄糖中的至少一種；優(yōu)選所述的中和劑為氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鉀、 三乙醇胺或三異丙醇胺中的至少一種。
[0012] 有益效果：
[0013] 1.本發(fā)明一種抗裂減縮型聚羧酸系減水劑的制備方法是通過自由基溶液聚合一 步反應(yīng)，過程工藝簡單、低溫制備、綠色環(huán)保；
[0014] 2.本發(fā)明采用甘醇類有機(jī)小分子預(yù)先處理丙烯酰胺，提供了降低表面張力的活性 溶劑，并引入纖維素醚，對混凝土的收縮控制起到至關(guān)重要的作用；
[0015] 3.本發(fā)明制備的抗裂減縮型聚羧酸系減水劑狀態(tài)穩(wěn)定，低溫下存放不分層，且性 能不受影響，在水泥砂漿及混凝土中具有高減水、高增強(qiáng)、低收縮和高抗裂的特點(diǎn)，易于工 業(yè)化推廣應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面通過實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017] 實(shí)施例1
[0018] 步驟（1)醇胺水溶液的制備：將40g丙烯酰胺溶于60g水溶液中，再加入12. 54g 一縮二乙二醇，30°C攪拌5h得到醇胺水溶液；
[0019] (2)抗裂減縮型聚羧酸系減水劑制備：將步驟⑴得到的2g醇胺水溶液、100g烯 丙基聚氧乙烯醚（重均分子量為1400)和3g羧甲基纖維素置于103g水溶液釜中，升溫至 25°C，加入lg過氧化氫后開始滴加9g丙烯酸與0. 5g巰基乙酸在22. lg水中的混合水溶液； 同時滴加0. 2g亞硫酸氫鈉與66. 45g水的混合水溶液；滴加時間1. 5h，保溫時間為4h，反應(yīng) 結(jié)束后用氫氧化鈉調(diào)整PH為5。
[0020] 實(shí)施例2
[0021] 步驟（1)醇胺水溶液的制備：將22. 5g丙烯酰胺溶于27. 5g水溶液中，再加入 17. llg二縮三乙二醇，35°C攪拌4h得到醇胺水溶液；
[0022] (2)抗裂減縮型聚羧酸系減水劑制備：將步驟⑴得到的4. 8g醇胺水溶液、120g 異丁烯基聚氧乙烯醚（重均分子量為2400)和5g羥乙基纖維素置于115g水溶液釜中，升溫 至30°C，加入0. 96g過硫酸銨后開始滴加12g甲基丙烯酸與0. 72g 2-巰基丙酸在21. 71g 水中的混合水溶液；同時滴加0. 12g維生素C與26. 55g水的混合水溶液；滴加時間2h，保 溫時間為3h，反應(yīng)結(jié)束后用氫氧化媽調(diào)整PH為5. 5。
[0023] 實(shí)施例3
[0024] 步驟⑴醇胺水溶液的制備：將20g丙烯酰胺溶于20g水溶液中，再加入23. 5g三 縮