一种高性能聚羧酸减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种高性能聚羧酸减水剂及其制备方法，本发明专利技术首先在马来酸

【技术实现步骤摘要】
一种高性能聚羧酸减水剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于混凝土外加剂
，特别涉及一种高性能聚羧酸减水剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。
[0003]空间位阻效应主要由聚羧酸在水泥颗粒表面吸附层厚度决定，聚羧酸侧链在水泥中的构象主要受侧链间空间位阻的影响，在侧链前段呈现伸展状态，但侧链末端由于空间位阻作用而细绕在一起。当聚羧酸侧链分子量小于2400时，侧链在水泥体系呈伸展状态，增加侧链长度能够提高吸附层厚度。当聚羧酸鍘链分子量达到2400，再增加侧链的长度，侧链末端会缠绕在一起，吸附层厚度并不会明显增加，导致在水泥颗粒表面的吸附层厚度难以进一步提升；如授权公告号为CN102993430B的中国专利技术专利公开了一种高强度减水剂的中间体的制备方法，该方法是将烯基缩水甘油醚和烷基封端氨基聚醚反应至产物重均分子量为500
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5000，得到了高强度减水剂的中间体，该分子结构式为支链式，未形成较明显的梳状的分子结构，侧链上的集团较少，空间位阻较低，导致减水剂的分散性不够，同时，传统的、大量使用的早强型复配减水剂大多是采用将萘系减水剂与早强剂进行简单复配得到，不但污染环境、掺量大，还增大了钢筋锈蚀的可能性，降低了混凝土结构的耐久性。复配早强剂型后得到的早强型聚羧酸减水剂配方又千差万别，通常是小规模作坊式生产，标准难以统一，质量参差不齐。
[0004]现有技术中采用将适量分散均匀的纳米SiO2掺入至水泥净浆、砂浆或混凝土中可对力学性能起到改善作用。但由于纳米SiO2微粒具有较大的比表面积和高表面能，使其在水泥浆体中扩散困难，最终以尺寸达到微米级的团聚体形式存在，纳米级效应无法充分发挥，反而在硬化水泥基体中形成薄弱区导致力学性能下降；还有采取纳米SiO2和聚羧酸减水剂进行物理共混的方法，从而达到分散目的，但这使聚羧酸减水剂的掺量远远高于水泥浆体所需的饱和掺量，这易导致水泥基材料出现严重缓凝现象。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高性能聚羧酸减水剂及其制备方法，具有较好的分散性，减水率高，早期强度发展快，并且后期强度高的技术效果。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高性能聚羧酸减水剂，所述聚羧酸减水剂所使用原料包括以下各组分：端烯基烷撑聚氧乙烯醚；甲基丙烯酸；顺丁烯二酸酐；端羟基超支化聚合物；马来酸
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三乙醇胺单酯；过硫酸铵与亚硫酸氢钠；疏基丙酸；抗坏血酸；双氧水；2
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丙烯酰胺基
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甲基丙基磺酸钠；氢氧化钠；水。
[0007]本专利技术的进一步设置为：所述端羟基超支化聚合物通过以下方式制备：在氮气保护的情况下，将0.1mol二乙醇胺和10ml甲醇混合并搅拌30min后开始滴加0.1mol丙烯酸甲酯，升温到35℃反应5小时；最后通过旋转蒸发仪，在60℃，60r/min条件下除去溶剂甲醇，然后与0.03mol三羟甲基丙烷和0.1g对甲苯磺酸搅拌溶解，并且在120℃温度下反应4小时；等到反应结束，反应物冷却完毕后再次利用旋转蒸发仪除去反应中生成的甲醇，得到端羟基超支化聚合物。
[0008]通过采用上述技术方案，二乙醇胺和丙烯酸甲酯通过迈克尔加成反应制备AB2单体，然后与三羟甲基丙烷经过迭代，制备出超支化聚合物，最后通过在溶液中进行自由基聚合反应，制备超支化聚羧酸减水剂。
[0009]本专利技术的进一步设置为：所述马来酸
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三乙醇胺单酯通过以下步骤制备：将化学计量比为1.05
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1.1：1的马来酸酐和三乙醇胺以及催化剂在氮气保护下进行搅拌，缓慢加热至100℃
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120℃进行反应，恒温反应3
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5h后自然降温，即得到马来酸
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三乙醇胺单酯。
[0010]本专利技术的进一步设置为：所述方法包括以下步骤：
[0011]S1：活化大分子单体：在端烯基烷撑聚氧乙烯醚中滴加少量的过氧化氢溶液进行活化处理。
[0012]S2：将步骤S1活化后的端烯基烷撑聚氧乙烯醚的水溶液和顺丁烯二酸酐的水溶液加入至反应器中，所述顺丁烯二酸酐、端烯基烷撑聚氧乙烯醚、水的投料重量比为1
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2：10：40
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50；
[0013]S3：将抗坏血酸、双氧水、亚硫酸氢钠的水溶液缓慢滴加至反应器中，所述双氧水与过硫酸铵与亚硫酸氢钠的投料重量比为1：0.2
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0.6；
[0014]S4：将甲基丙烯酸、马来酸
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三乙醇胺单酯、端羟基超支化聚合物、疏基丙酸和2
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丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙基磺酸的水溶液缓慢滴加到反应器中，3小时滴加完毕；常温反应2小时采用氢氧化钠水溶液调节反应液PH值至中性，得到早强型聚羧酸减水剂。
[0015]本专利技术的进一步设置为：所述步骤S4中的甲基丙烯酸需先进行吸附反应，所述吸附反应通过以下方式进行：将待投料的甲基丙烯酸中添加一定量的活性炭，搅拌两小时后过滤得到甲基丙烯酸滤液，在将其进行步骤S4的反应。
[0016]本专利技术的进一步设置为：所述步骤S4中还添加有纳米SiO2，所述纳米SiO2与所述端烯基烷撑聚氧乙烯醚的质量比为1:10，所述纳米SiO2在步骤S4常温反应1.5小时后添加。
[0017]本专利技术的进一步设置为：所述甲基丙烯酸：端烯基烷撑聚氧乙烯醚：端羟基超支化聚合物的化学计量比为12
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14：3：2。
[0018]本专利技术的进一步设置为：所述甲基丙烯酸：马来酸
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三乙醇胺单酯的化学计量比为80：1.5
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2。
[0019]本专利技术的有益效果是：。
[0020]1、本专利技术中的聚羧酸减水剂的主链上接枝有较短分子链的梳状的分子结构，主链能够附着在水泥颗粒表面，同时含有大量极性基团，侧链上具有较强亲水性的基团，同时向外伸展增强了空间位阻作用，在水泥中具有良好的分散性。超支化聚合物是以超支化分子为中心核物质，以很多线性结构的大分子为侧链，形成一个紧凑的类似球形的结构。超支化聚合物分子链缠结少，而且分子中带有许多功能性官能团，具有很大的改性潜力。将梳状结构的聚羧酸减水剂与超支化聚合物进行改性，改变长链式的分子结构，提高分子的空间体
积。超支化聚羧酸减水剂一方面增加了减水剂分子与水泥颗粒的接触面积，另一方面超支化聚合物的空间结构又可以增加减水剂的空间位阻作用，提高水泥颗粒的流动性。
[0021]2、本专利技术在制备端羟基超支化聚合物的过程中，同时合成了一种特殊Y型大单体，而该大单体特殊的Y型结构可以增大聚羧酸侧链间的空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能聚羧酸减水剂，其特征在于：所述聚羧酸减水剂所使用原料包括以下各组分：端烯基烷撑聚氧乙烯醚；甲基丙烯酸；顺丁烯二酸酐；端羟基超支化聚合物；马来酸
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三乙醇胺单酯；亚硫酸氢钠；疏基丙酸；抗坏血酸；2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙基磺酸钠；氢氧化钠；水。2.根据权利要求1所述的一种高性能聚羧酸减水剂，其特征在于：所述端羟基超支化聚合物通过以下方式制备：在氮气保护的情况下，将0.1mol二乙醇胺和10ml甲醇混合并搅拌30min后开始滴加0.1mol丙烯酸甲酯，升温到35℃反应5小时；最后通过旋转蒸发仪，在60℃，60r/min条件下除去溶剂甲醇，然后与0.03mol三羟甲基丙烷和0.1g对甲苯磺酸搅拌溶解，并且在120℃温度下反应4小时；等到反应结束，反应物冷却完毕后再次利用旋转蒸发仪除去反应中生成的甲醇，得到端羟基超支化聚合物。3.根据权利要求1所述的一种高性能聚羧酸减水剂，其特征在于：所述马来酸
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三乙醇胺单酯通过以下步骤制备：将化学计量比为1.05
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1.1：1的马来酸酐和三乙醇胺以及催化剂在氮气保护下进行搅拌，缓慢加热至100℃
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120℃进行反应，恒温反应3
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5h后自然降温，即得到马来酸
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三乙醇胺单酯。4.一种高性能聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1：活化大分子单体：在端烯基烷撑聚氧乙烯醚中滴加少量的过氧化氢溶液进行活化处理。S2：将步骤S1活化后的端烯基烷撑聚氧乙烯醚的水溶液和顺丁烯二酸酐的水溶液加入至...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文明，王国亮，刘军，魏运超，
申请(专利权)人：湖北恒利建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：