一种内酰胺类聚羧酸减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种内酰胺类聚羧酸减水剂及其制备方法。其由单体A、单体B和单体C经共聚而制得，其中单体A的结构如式(Ⅰ)所示，单体B的结构如式(Ⅱ)所示，单体C的结构如式(Ⅲ)所示，单体A、单体B和单体C的摩尔比为(1～5)：(10～50)：(5～30)，式中，R1、R2和R3为C1‑C6烷基，R4为C1‑C8亚烷基，M为H或者Na，d为1‑4的整数，e为30～120的整数。本发明专利技术的内酰胺类聚羧酸减水剂含有内酰胺类官能团，可有效提高水泥的水化速度，提升混凝土的早期强度；同时提高了分子之间的位阻，提高了混凝土的粘聚性，对混凝土的和易性及后期强度有明显的促进作用。

A lactam Polycarboxylic Water reducing agent and preparation method thereof

The invention provides a lactam Polycarboxylic Water reducing agent and preparation method thereof. The monomer A, monomer B and monomer C was prepared by copolymerizing, the structure of A monomer as shown in (I), the structure of B monomer of formula (II) is shown in the structure of C monomer as shown in (III), the molar ratio of monomer A, monomer B and monomer C was (1 ~ 5): (10 ~ 50): (5 ~ 30), in which R1, R2 and R3 C1 C6 R4 C1 alkyl, C8 alkylene, M H or Na d 1 4 integer, e is an integer from 30 to 120. The invention relates to an amide type polycarboxylate superplasticizer containing lactam groups, can effectively improve the rate of cement hydration, improve the early strength of concrete; at the same time improve the steric hindrance between the molecules, enhance the cohesiveness of concrete, the concrete workability and strength have obvious promoting effect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混凝土外加剂
，特别涉及一种内酰胺类聚羧酸减水剂及其制备方法。
技术介绍
聚羧酸减水剂由于具有掺量小、减水率高、保坍性能优、碱含量及收缩率低等优点而被广泛应用于高速铁路水电、核电等各类工程的建设。21世纪的混凝土随着建筑业的发展更加倡导资源节约与环境友好，预制混凝土技术在市政和建筑工程领域应用越来越广，高架大跨度预应力桥梁的质量与外观需要早强高强预制混凝土新技术加以保证。早期强度发展快，后期强度稳定增加是预制混凝土行业关注的一项新技术。因此，在确保混凝土最终性能的条件下，提高混凝土早期强度的技术显得越来越重要，需要进一步研究适合预制构件用的早强型混凝土外加剂新技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述需求，提供一种含有内酰胺类官能团的内酰胺类聚羧酸减水剂及其制备方法，提高混凝土的粘聚性。一方面，本专利技术提供一种内酰胺类聚羧酸减水剂，其由单体A、单体B和单体C经共聚而制得，其中单体A的结构如式(Ⅰ)所示，单体B的结构如式(Ⅱ)所示，单体C的结构如式(Ⅲ)所示，单体A、单体B和单体C的摩尔比为(1～5)：(10～50)：(5～30)，其中，R1、R2和R3为H或C1-C6烷基，R4为C1-C8亚烷基，M为H或者Na，d为1-4的整数，e为30～120的整数。在本专利技术的内酰胺类聚羧酸减水剂的一个实施方式中，R1为C2-C5烷基，R2和R3为C1-C3烷基，R4为C1-C5亚烷基，d为1-3的整数，e为35～50的整数。在本专利技术的内酰胺类聚羧酸减水剂的另一个实施方式中，所述内酰胺类聚羧酸减水剂的结构如式(Ⅳ)所示，在本专利技术的内酰胺类聚羧酸减水剂的另一个实施方式中，所述内酰胺类聚羧酸减水剂的重均分子量为30000～50000。另一方面，本专利技术提供上述内酰胺类聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：将单体A与去离子水配置成水溶液，作为1#料；将单体B与去离子水配置成水溶液，作为2#料；将引发剂和链转移剂与去离子水配置成水溶液，作为3#料；将单体C与去离子水配置成质量浓度为30％～60％的水溶液，投料进反应容器中，之后将反应容器置入微波反应器中，缓慢升温至40～70℃；向反应容器中滴加2#料和3#料，滴加时间为3～8小时，滴加完成1～2.5小时后再滴加1#料，滴加时间为4～10小时，之后保温2～8小时，聚合反应完成后得到所述内酰胺类聚羧酸减水剂。在本专利技术的制备方法的一个实施方式中，所述引发剂为过硫酸铵、过氧化氢、叔丁基过氧化氢、抗坏血酸和硫酸亚铁中的一种或几种的混合物，按质量计，其用量为单体C的0.01～5％。在本专利技术的制备方法的另一个实施方式中，所述链转移剂为乙醇、巯基乙醇和3-巯基丙酸中的一种或几种的混合物，按质量计，其用量为单体C的0.001～5％。在本专利技术的制备方法的另一个实施方式中，还包括在聚合反应完成后加入去离子水使所述内酰胺类聚羧酸减水剂的固含量为30％～50％。本专利技术的内酰胺类聚羧酸减水剂含有内酰胺类官能团，可有效提高水泥的水化速度，提升混凝土的早期强度；同时提高了分子之间的位阻，提高了混凝土的粘聚性，对混凝土的和易性及后期强度有明显的促进作用。此外，本专利技术的制备方法对坏境友好，不产生废水废气物，使用的原料单体来源广泛，成本较低，对混凝土外加剂和混凝土行业的发展都具有重要意义。具体实施方式下面根据具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。本专利技术的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本专利技术。本专利技术提供一种内酰胺类聚羧酸减水剂，其由单体A、单体B和单体C经无规共聚而制得，其中单体A的结构如式(Ⅰ)所示，单体B的结构如式(Ⅱ)所示，单体C的结构如式(Ⅲ)所示，单体A、单体B和单体C的摩尔比为(1～5)：(10～50)：(5～30)，式(Ⅰ)中，R1为H或C1-C6烷基(即碳原子数为1～6的烷基)，优选为C2-C5烷基；d为1～4的整数，优选为1～3。式(Ⅱ)中，R2为H或C1-C6烷基，优选为C1-C3烷基；M为H或者Na。式(Ⅲ)中，R3为H或C1-C6烷基，优选为C1-C3烷基；R4为C1-C8亚烷基，优选为C1-C5亚烷基；e为30～120的整数，优选为35～50。本专利技术的内酰胺类聚羧酸减水剂为内酰胺类梳型聚羧酸减水剂，一种结构如式(Ⅳ)所示，本专利技术的内酰胺类聚羧酸减水剂的重均分子量为30000～50000。本专利技术的内酰胺类聚羧酸减水剂引入了内酰胺类官能团，这类基团能显著增强聚羧酸减水剂的粘聚性，对混凝土的和易性及后期强度有明显的促进作用。本专利技术还提供上述内酰胺类聚羧酸减水剂的制备方法，包括：将单体A与去离子水配置成水溶液，作为1#料；将单体B与去离子水配置成水溶液，作为2#料；将引发剂和链转移剂与去离子水配置成水溶液，作为3#料；在常温下，将单体C与去离子水配置成质量浓度为30％～60％的水溶液，一次性投料进反应容器(例如，烧瓶)中，氮气置换三次后密封，之后将反应容器置入微波反应器中，缓慢升温至40～70℃；向反应容器中同时滴加2#料和3#料，滴加时间为3～8小时，2#料和3#料滴加1～2.5小时后再滴加1#料，滴加时间为4～10小时，滴加完成后，保温2～8小时，并且使单体A、B和C之间的摩尔比为(1～5)：(10～50)：(5～30)，最后补一定量的去离子水使内酰胺类聚羧酸减水剂的固含量为30％～50％，即可得到上述的内酰胺类聚羧酸减水剂。本专利技术对于1#、2#、3#料的浓度没有限制，只需整体满足各单体的上述比例即可。本专利技术所用的引发剂为过硫酸铵、过氧化氢、叔丁基过氧化氢、抗坏血酸和硫酸亚铁中的一种或几种的混合物，按质量计，其用量为单体C的0.01～5％。本专利技术所用的链转移剂为乙醇、巯基乙醇和3-巯基丙酸中的一种或几种的混合物，按质量计，其用量为单体C的0.001～5％。本专利技术的制备方法对坏境友好，不产生废水废气物，使用的原料单体来源广泛，成本较低，对混凝土外加剂和混凝土行业的发展都具有重要意义。除非另作限定，本专利技术所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。以下通过实施例对本专利技术作进一步地详细说明。实施例1将3g乙烯基吡咯烷酮，5g去离子水配置成水溶液，记为1#料。将8g丙烯酸与10g水配置成水溶液，记为2#料。将1.4g过硫酸铵、1g巯基丙酸和20g水配置成水溶液，记为3#料。将70g甲基丁烯醇聚氧乙烯醚和70g去离子水装入烧瓶内溶解，氮气置换三次后密封置入微波反应器中，搅拌并缓慢升温至60℃。向烧瓶中同时滴加2#料和3#料，滴加时间5小时。2#料和3#料滴加1小时后开始滴加1#料，滴加时间4小时。滴加完成后补充去离子水15g，即得到内酰胺类聚羧酸减水剂。实施例2将5gN,N-乙烯基己内酰胺，5g去离子水配置成水溶液，记为1#料。将5g丙烯酸与8g水配置成水溶液，记为2#料。将1.3g过硫酸铵、1.3g巯基丙酸和15g水配置成水溶液，记为3#料。将80g烯丙醇聚氧乙烯醚和70g去离子水装入烧瓶内溶解，氮气置换三次后密封置入微波反应器中，搅拌并缓慢升温至70℃。向烧瓶中同时滴加2#料和3#料，滴加时间4小时。2#料和3#料滴加1小时后开始滴加1#料，滴加时间4小时。滴加完成后补充去离子水30g，即得到内酰胺类聚羧酸减水剂。实施例3将5g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内酰胺类聚羧酸减水剂，其由单体A、单体B和单体C经共聚而制得，其中单体A的结构如式(Ⅰ)所示，单体B的结构如式(Ⅱ)所示，单体C的结构如式(Ⅲ)所示，单体A、单体B和单体C的摩尔比为(1～5)：(10～50)：(5～30)，其中，R1、R2和R3为H或C1‑C6烷基，R4为C1‑C8亚烷基，M为H或者Na，d为1‑4的整数，e为30～120的整数。

【技术特征摘要】
1.一种内酰胺类聚羧酸减水剂，其由单体A、单体B和单体C经共聚而制得，其中单体A的结构如式(Ⅰ)所示，单体B的结构如式(Ⅱ)所示，单体C的结构如式(Ⅲ)所示，单体A、单体B和单体C的摩尔比为(1～5)：(10～50)：(5～30)，其中，R1、R2和R3为H或C1-C6烷基，R4为C1-C8亚烷基，M为H或者Na，d为1-4的整数，e为30～120的整数。2.根据权利要求1所述的内酰胺类聚羧酸减水剂，其中R1为C2-C5烷基，R2和R3为C1-C3烷基，R4为C1-C5亚烷基，d为1-3的整数，e为35～50的整数。3.根据权利要求1所述的内酰胺类聚羧酸减水剂，其中所述内酰胺类聚羧酸减水剂的结构如式(Ⅳ)所示，4.根据权利要求1至3中任一项所述的内酰胺类聚羧酸减水剂，其中所述内酰胺类聚羧酸减水剂的重均分子量为30000～50000。5.根据权利要求1至4中任一项所述的内酰胺类聚羧酸减水剂的制备方法，包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建民，刘兆滨，董振鹏，顾晓华，刘丙柱，潘子骥，
申请(专利权)人：江苏奥克化学有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32