一種陽離子型抗泥劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陽離子型抗泥劑及其制備方法，其特征在于：陽離子型抗泥劑是以過硫酸銨為引發(fā)劑、以巰基丙酸為調(diào)節(jié)劑，讓陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和具有疏水性的單體甲基丙烯酸二甲氨乙酯，在水溶液中發(fā)生自由基聚合反應(yīng)獲得。本發(fā)明的制備方法簡單，所用原料單一且價(jià)廉，成本低，所獲得的陽離子型抗泥劑和工業(yè)聚羧酸減水劑復(fù)配，大大提高了其對(duì)黏土的抗性。
【專利說明】
一種陽離子型抗泥劑及其制備方法 一、
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種高性能混凝土外加劑及其制備方法，具體來說是一種陽離子型抗 泥劑及其制備方法。 二、
【背景技術(shù)】
[0002] 在當(dāng)今混凝土工程中外加劑成了不可缺少的一部分，而在外加劑中又以減水劑最 為重要。這是由于減水劑能夠在低摻量下顯著提高混凝土流動(dòng)性，減少水的用量，增加混凝 土強(qiáng)度。減水劑發(fā)展至今已經(jīng)發(fā)展到了第三代聚羧酸減水劑，但是聚羧酸減水劑也面臨一 些突出問題，其中對(duì)黏土的高度敏感性已引起人們的關(guān)注。如混凝土工程中所用的砂石骨 料含有黏土將大大降低甚至完全喪失聚羧酸減水劑的工作性能，因此提高聚羧酸減水劑對(duì) 黏土的抗性顯得尤為重要。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在提供一種陽離子型抗泥劑及其制備方法，使其通過和聚羧酸減水劑的 復(fù)配大大提高聚羧酸減水劑對(duì)黏土的抗性。
[0004] 本發(fā)明解決技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案：
[0005] 本發(fā)明的陽離子型抗泥劑，其特點(diǎn)在于:所述陽離子型抗泥劑是以過硫酸銨為引 發(fā)劑、以巰基丙酸為調(diào)節(jié)劑，讓陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和具有疏水性 的單體甲基丙烯酸二甲氨乙酯，在水溶液中發(fā)生自由基聚合反應(yīng)獲得。
[0006] 其中：所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和所述甲基丙烯酸二甲氨乙酯的摩爾 比為1:1~3:1;引發(fā)劑過硫酸銨的質(zhì)量為單體總質(zhì)量的1 %~2%，調(diào)節(jié)劑巰基丙酸的質(zhì)量 為單體總質(zhì)量的0.8%~1 %。
[0007] 優(yōu)選的，所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和所述甲基丙烯酸二甲氨乙酯的摩 爾比為3:1;引發(fā)劑過硫酸銨的質(zhì)量為單體總質(zhì)量的1%，調(diào)節(jié)劑巰基丙酸的質(zhì)量為單體總 質(zhì)量的0.8%。
[0008] 上述陽離子型抗泥劑的制備方法，包括如下步驟：
[0009] (1)準(zhǔn)確稱取5g去離子水置于100mL三口燒瓶中，固定于80°C油浴鍋中，通入氮?dú)?30min；
[0010] (2)稱取過硫酸銨0.0868g~0.0988g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液A;
[0011] (3)稱取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨2.769g~8.308g、甲基丙烯酸二甲氨乙 酯1.572g和巰基丙酸0.0434g~0.0988g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液B;
[0012] (4)用蠕動(dòng)栗將溶液A和溶液B同時(shí)向三口燒瓶中滴加，共滴加3h，然后再保溫lh， 冷卻到室溫后，即得目標(biāo)產(chǎn)物陽離子型抗泥劑。
[0013] 優(yōu)選的制備方法如下：
[0014] (1)準(zhǔn)確稱取5g去離子水置于100mL三口燒瓶中，固定于80°C油浴鍋中，通入氮?dú)?30min；
[0015] (2)稱取過硫酸銨0.0988g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液A;
[0016] (3)稱取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨8.308g、甲基丙烯酸二甲氨乙酯1.572g 和巰基丙酸0.0790g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液B;
[0017] (4)用蠕動(dòng)栗將溶液A和溶液B同時(shí)向三口燒瓶中滴加，共滴加 3h，然后再保溫lh， 冷卻到室溫后，即得目標(biāo)產(chǎn)物陽離子型抗泥劑。
[0018] 反應(yīng)方程式如下：
[0020]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0021 ]本發(fā)明的制備方法簡單，反應(yīng)條件不苛刻，所用原料單一且價(jià)廉，生產(chǎn)成本低;所 獲得的陽離子型抗泥劑和工業(yè)聚羧酸減水劑復(fù)配，大大提高了其對(duì)黏土的抗性。因此，本發(fā) 明的陽離子型抗泥劑有望大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn) 四、
【附圖說明】
[0022]圖1中為合成產(chǎn)物的紅外光譜圖：17230^1處為-C00-特征伸縮吸收峰，1170CHT1處 為-C-N伸縮振動(dòng)峰，1650ΟΙΓ1左右處無特征峰，說明不飽和雙鍵不存在，聚合反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生。 五、
【具體實(shí)施方式】
[0023] 實(shí)施例1
[0024]本實(shí)施例的陽離子型抗泥劑中，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和甲基丙烯酸二 甲氨乙酯的摩爾比為1:1;引發(fā)劑過硫酸銨的質(zhì)量為單體總質(zhì)量的2%，調(diào)節(jié)劑巰基丙酸的 質(zhì)量為單體總質(zhì)量的1 %，在水溶液中發(fā)生自由基聚合反應(yīng)的溫度為70°C。
[0025] 具體制備過程為：
[0026] (1)準(zhǔn)確稱取5g去離子水置于100mL三口燒瓶中，固定于70°C油浴鍋中，通入氮?dú)?30min；
[0027] (2)稱取過硫酸銨0.0868g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液A;
[0028] (3)稱取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨2.769g、甲基丙烯酸二甲氨乙酯1.572g 和巰基丙酸0. 〇434g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液B;
[0029] (4)用蠕動(dòng)栗將溶液A和溶液B同時(shí)向三口燒瓶中滴加，共滴加 3h，然后再保溫lh， 冷卻到室溫后，即得目標(biāo)產(chǎn)物陽離子型抗泥劑。
[0030] 減水率測試：
[0031] 工業(yè)聚羧酸減水劑(TD-646,安徽天齊化工科技有限公司，下同）固摻量在水泥質(zhì) 量的0.1 %時(shí)，水灰比為0.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為275_。
[0032] 工業(yè)聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1 %時(shí)，鈉基蒙脫土含量為水泥質(zhì)量的 1 %，水灰比為0.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為0mm。
[0033] 工業(yè)聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1 %時(shí)外加0.04%的本實(shí)施例得到的陽 離子型抗泥劑，鈉基蒙脫土含量為水泥質(zhì)量的1%，水灰比為0.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為190mm。
[0034] 實(shí)施例2
[0035]本實(shí)施例的陽離子型抗泥劑中，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和甲基丙烯酸二 甲氨乙酯的摩爾比為3:1;引發(fā)劑過硫酸銨的質(zhì)量為單體總質(zhì)量的2%，調(diào)節(jié)劑巰基丙酸的 質(zhì)量為單體總質(zhì)量的1 %，在水溶液中發(fā)生自由基聚合反應(yīng)的溫度為70°C。
[0036] 具體制備過程為：
[0037] (1)準(zhǔn)確稱取5g去離子水置于100mL三口燒瓶中，固定于70°C油浴鍋中，通入氮?dú)?30min；
[0038] (2)稱取過硫酸銨0.1976g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液A;
[0039] (3)稱取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨8.308g、甲基丙烯酸二甲氨乙酯1.572g 和巰基丙酸0. 〇988g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液B;
[0040] (4)用蠕動(dòng)栗將溶液A和溶液B同時(shí)向三口燒瓶中滴加，共滴加3h，然后再保溫lh， 冷卻到室溫后，即得目標(biāo)產(chǎn)物陽離子型抗泥劑。
[0041 ] 減水率測試：
[0042] 工業(yè)聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1 %時(shí)，水灰比為0.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為 275mm〇
[0043] 工業(yè)聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1 %時(shí)，鈉基蒙脫土含量為水泥質(zhì)量的 1 %，水灰比為0.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為0mm。
[0044] 工業(yè)聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1 %時(shí)外加0.04%的本實(shí)施例得到的陽 離子型抗泥劑，鈉基蒙脫土含量為水泥質(zhì)量的1 %，水灰比為〇.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為205mm。
[0045] 實(shí)施例3
[0046]本實(shí)施例的陽離子型抗泥劑中，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和甲基丙烯酸二 甲氨乙酯的摩爾比為3:1;引發(fā)劑過硫酸銨的質(zhì)量為單體總質(zhì)量的2%，調(diào)節(jié)劑巰基丙酸的 質(zhì)量為單體總質(zhì)量的1 %，在水溶液中發(fā)生自由基聚合反應(yīng)的溫度為80°C。
[0047] 具體制備過程為：
[0048] (1)準(zhǔn)確稱取5g去離子水置于100mL三口燒瓶中，固定于80°C油浴鍋中，通入氮?dú)?30min；
[0049] (2)稱取過硫酸銨0.1976g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液A;
[0050] (3)稱取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨8.308g、甲基丙烯酸二甲氨乙酯1.572g 和巰基丙酸0. 〇988g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液B;
[0051 ] (4)用蠕動(dòng)栗將溶液A和溶液B同時(shí)向三口燒瓶中滴加，共滴加3h，然后再保溫lh， 冷卻到室溫后，即得目標(biāo)產(chǎn)物陽離子型抗泥劑。
[0052] 減水率測試：
[0053]工業(yè)聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1 %時(shí)，水灰比為0.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為 275mm〇
[0054] 工業(yè)聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1%時(shí)，鈉基蒙脫土含量為水泥質(zhì)量的 1 %，水灰比為0.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為0mm。
[0055] 工業(yè)聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1 %時(shí)外加0.04%的本實(shí)施例得到的陽 離子型抗泥劑，鈉基蒙脫土含量為水泥質(zhì)量的1 %，水灰比為〇.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為225mm。
[0056] 實(shí)施例4
[0057]本實(shí)施例的陽離子型抗泥劑中，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和甲基丙烯酸二 甲氨乙酯的摩爾比為3:1;引發(fā)劑過硫酸銨的質(zhì)量為單體總質(zhì)量的1%，調(diào)節(jié)劑巰基丙酸的 質(zhì)量為單體總質(zhì)量的1 %，在水溶液中發(fā)生自由基聚合反應(yīng)的溫度為80°c。
[0058] 具體制備過程為：
[0059] (1)準(zhǔn)確稱取5g去離子水置于100mL三口燒瓶中，固定于80°C油浴鍋中，通入氮?dú)?30min；
[0060] (2)稱取過硫酸銨0.0988g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液A;
[0061] (3)稱取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨8.308g、甲基丙烯酸二甲氨乙酯1.572g 和巰基丙酸0. 〇988g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液B;
[0062] (4)用蠕動(dòng)栗將溶液A和溶液B同時(shí)向三口燒瓶中滴加，共滴加3h，然后再保溫lh， 冷卻到室溫后，即得目標(biāo)產(chǎn)物陽離子型抗泥劑。
[0063] 減水率測試：
[0064]工業(yè)聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1 %時(shí)，水灰比為0.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為 275mm〇
[0065] 聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1 %時(shí)，鈉基蒙脫土含量為水泥質(zhì)量的1 %， 水灰比為0.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為0mm。
[0066] 工業(yè)聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1 %時(shí)外加0.04%的本實(shí)施例得到的陽 離子型抗泥劑，鈉基蒙脫土含量為水泥質(zhì)量的1 %，水灰比為〇.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為243mm。
[0067] 實(shí)施例5
[0068]本實(shí)施例的陽離子型抗泥劑中，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和甲基丙烯酸二 甲氨乙酯的摩爾比為3:1;引發(fā)劑過硫酸銨的質(zhì)量為單體總質(zhì)量的1%，調(diào)節(jié)劑巰基丙酸的 質(zhì)量為單體總質(zhì)量的0.8%，在水溶液中發(fā)生自由基聚合反應(yīng)的溫度為80°C。
[0069] 具體制備過程為：
[0070] (1)準(zhǔn)確稱取5g去離子水置于100mL三口燒瓶中，固定于80°C油浴鍋中，通入氮?dú)?30min；
[0071] (2)稱取過硫酸銨0.0988g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液A;
[0072] (3)稱取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨8.308g、甲基丙烯酸二甲氨乙酯1.572g 和巰基丙酸0.0790g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液B;
[0073] (4)用蠕動(dòng)栗將溶液A和溶液B同時(shí)向三口燒瓶中滴加，共滴加3h，然后再保溫lh， 冷卻到室溫后，即得目標(biāo)產(chǎn)物陽離子型抗泥劑。
[0074] 減水率測試：
[0075]工業(yè)聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1 %時(shí)，水灰比為0.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為 275mm〇
[0076] 聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1 %時(shí)，鈉基蒙脫土含量為水泥質(zhì)量的1 %， 水灰比為0.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為0mm。
[0077] 工業(yè)聚羧酸減水劑固摻量在水泥質(zhì)量的0.1 %時(shí)外加0.04%的本實(shí)施例得到的陽 離子型抗泥劑，鈉基蒙脫土含量為水泥質(zhì)量的1 %，水灰比為〇.29時(shí)凈漿流動(dòng)度為268mm。
[0078] 由實(shí)施例1、2可以得出甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和甲基丙烯酸二甲氨乙酯 單體的摩爾比為3:1時(shí)，所制得的陽離子型抗泥劑與聚羧酸減水劑復(fù)配具有更好的減水率。 這是由于較高摩爾量的陽離子型單體會(huì)更有利于吸附到帶負(fù)電的蒙脫土表面。
[0079] 由實(shí)施例2、3可以得出在聚合反應(yīng)溫度為80°C時(shí)，所制得的陽離子型抗泥劑與聚 羧酸減水劑復(fù)配具有更好的減水率。這是由于過硫酸銨為熱引發(fā)劑，較高的溫度有利于自 由基的形成，聚合反應(yīng)的發(fā)生。
[0080] 由實(shí)施例3、4可以得出在引發(fā)劑用量為單體質(zhì)量的1%時(shí)，所制得的陽離子型抗泥 劑與聚羧酸減水劑復(fù)配具有更好的減水率。這是由于過高質(zhì)量的引發(fā)劑會(huì)產(chǎn)生更多自由 基，使產(chǎn)物為低聚物。
[0081] 由實(shí)施例4、5可以得出在調(diào)節(jié)劑用量為單體質(zhì)量的0.8%時(shí)，所制得的陽離子型抗 泥劑與聚羧酸減水劑復(fù)配具有更好的減水率。這是由于過高質(zhì)量的調(diào)節(jié)劑會(huì)抑制聚合反應(yīng) 的發(fā)生，形成低聚物。
[0082] 由實(shí)施例1-5可以得出使用合成的陽離子型抗泥劑和聚羧酸減水劑復(fù)配可以大大 提升聚羧酸減水劑對(duì)黏土的抗性。
[0083]本發(fā)明的制備方法簡單，只需一步完成，反應(yīng)條件不苛刻，生產(chǎn)成本低，有望大規(guī) 模工業(yè)生產(chǎn)并與聚羧酸減水劑復(fù)配使用，應(yīng)用于砂石骨料含有黏土的混凝土工程中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種陽離子型抗泥劑，其特征在于:所述陽離子型抗泥劑是以過硫酸銨為引發(fā)劑、以 巰基丙酸為調(diào)節(jié)劑，讓陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和具有疏水性的單體甲 基丙烯酸二甲氨乙酯，在水溶液中發(fā)生自由基聚合反應(yīng)獲得。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽離子型抗泥劑，其特征在于:所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基 氯化銨和所述甲基丙烯酸二甲氨乙酯的摩爾比為1:1~3:1;引發(fā)劑過硫酸銨的質(zhì)量為單體 總質(zhì)量的1 %~2%，調(diào)節(jié)劑巰基丙酸的質(zhì)量為單體總質(zhì)量的0.8%~1 %。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的陽離子型抗泥劑，其特征在于:所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基 氯化銨和所述甲基丙烯酸二甲氨乙酯的摩爾比為3:1;引發(fā)劑過硫酸銨的質(zhì)量為單體總質(zhì) 量的1 %，調(diào)節(jié)劑巰基丙酸的質(zhì)量為單體總質(zhì)量的0.8%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽離子型抗泥劑，其特征在于:在水溶液中發(fā)生自由基聚合反 應(yīng)的溫度為80 °C。5. -種權(quán)利要求1~4中任意一項(xiàng)所述陽離子型抗泥劑的制備方法，其特征在于包括如 下步驟： (1) 準(zhǔn)確稱取5g去離子水置于IOOmL三口燒瓶中，固定于80 °C油浴鍋中，通入氮?dú)?30min； (2) 稱取過硫酸銨0.0868g~0.0988g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液A; (3) 稱取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨2.769g~8.308g、甲基丙烯酸二甲氨乙酯 1.572g和巰基丙酸0.0434g~0.0988g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液B; (4) 用蠕動(dòng)栗將溶液A和溶液B同時(shí)向三口燒瓶中滴加，共滴加3h，然后再保溫Ih，冷卻 到室溫后，即得目標(biāo)產(chǎn)物陽離子型抗泥劑。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的陽離子型抗泥劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 準(zhǔn)確稱取5g去離子水置于IOOmL三口燒瓶中，固定于80 °C油浴鍋中，通入氮?dú)?30min； (2) 稱取過硫酸銨0.0988g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液A; (3) 稱取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨8.308g、甲基丙烯酸二甲氨乙酯1.572g和巰 基丙酸0.0790g，溶解于5g去離子水中，獲得溶液B; (4) 用蠕動(dòng)栗將溶液A和溶液B同時(shí)向三口燒瓶中滴加，共滴加3h，然后再保溫Ih，冷卻 到室溫后，即得目標(biāo)產(chǎn)物陽離子型抗泥劑。
【文檔編號(hào)】C08F220/34GK105949383SQ201610551524
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年7月13日
【發(fā)明人】王文平, 邢國兵
【申請(qǐng)人】合肥工業(yè)大學(xué)