一种聚羧酸保坍剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种聚羧酸保坍剂及其制备方法和应用，涉及混凝土外加剂技术领域。具体而言，包括按质量份数计的如下组分制备得到：乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚280～320份、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯5～20份、丙烯酸3～15份、丙烯酸羟乙酯20～40份、氧化剂1～4份、链转移剂2～8份、还原剂0.1～1.5份、pH调节剂3～20份以及水若干。本发明专利技术的聚羧酸保坍剂可与减水剂搭配使用，使混凝土坍落度保持4h～5h，满足在长途运输及高温环境下混凝土对保坍的需求。其制备方法能够实现工业化生产，兼具质量稳定、工艺简便、生产能耗低等优势，且可以基于环境温度进行工艺的调整，使产品具有更低的质量波动率。动率。

【技术实现步骤摘要】
一种聚羧酸保坍剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及混凝土外加剂
，具体而言，涉及一种聚羧酸保坍剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚羧酸减水剂是目前应用范围最广、性能表现最优的混凝土分散剂产品，其应用和研究工作均受到了广泛的关注，这得益于聚羧酸减水剂所独有的分子结构可设计性的特点，通过对其重要原料聚醚大单体的开发和改进以及减水剂合成技术的不断提升，能够显著改善聚羧酸减水剂的生产工艺与使用效果。随着混凝土砂石原材料的品质不断降低，优质的砂石资源逐渐消耗殆尽，各地的砂石资源趋于劣化，使用的砂石含泥含粉量偏高，而混凝土的性能要求不断提高，聚羧酸减水剂技术越来越难以满足要求。为了解决这些问题，一般会采用在聚羧酸减水剂复配时额外加入保坍剂以改善混凝土坍落度损失大的问题。
[0003]目前，市场上聚羧酸减水剂和保坍剂主要以乙烯醇类单体TPEG(甲基烯丙基聚氧乙烯醚)或HPEG(烯丙基聚氧乙烯醚)大单体与不饱和羧酸及酯类单体在引发剂作用下发生共聚反应合成的聚羧酸化合物。随着国内聚醚大单体产业的不断发展，以EPEG(乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚)为代表的新兴大单体品种正迎来迅猛的发展，将会是市场上的主流聚醚大单体产品之一。乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚大单体，其分子结构中的双键直接与氧原子相连，使双键的反应活性得到了明显提高；又因其活泼的反应活性，在与丙烯酸等不饱和羧酸及酯类小单体聚合时，要求的反应初始温度较低，滴加反应时间较短(30min～60min)；因此，EPEG单体所制备的聚羧酸保坍剂在工业化生产中容易由于反应过程急剧升温从而导致分子量分布不均匀甚至发生爆聚现象，这使六碳聚羧酸保坍剂的实验室配方在进行工业放大生产时容易出现产品性能达不到实验室样品性能的缺陷，甚至可能产生废品。尤其对于聚羧酸保坍剂，因其反应体系中需用到大量的不饱和酯类单体，使其在共聚反应过程中自升温现象更加明显，产品质量波动大，重复性差。在现有专利技术中，也提出过许多以EPEG单体制备聚羧酸减水剂或聚羧酸保坍剂的制备方法，但在实际工业化生产过程却因很多现实因素导致很难按照专利中的方法实施批量化高规格生产。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种聚羧酸保坍剂，主要由乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚(EPEG)与酯类单体、丙烯酸单体经聚合反应制得，可与一定比例减水剂搭配使用，使混凝土坍落度保持4h～5h，满足在长途运输及高温环境下混凝土对保坍的需求，同时有效解决对混凝土原材料差导致的坍损大的问题。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种所述的聚羧酸保坍剂的制备方法，所述制备方法可以实现工业化生产，兼具质量稳定、工艺简便、生产能耗低等优势，能够促进新型乙烯醚单体聚羧酸保坍剂的规模化生产及应用，并促进聚羧酸保坍剂的技术水平提升。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供一种所述的聚羧酸保坍剂在混凝土领域的用途。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0009]一种聚羧酸保坍剂包括按质量份数计的如下组分制备得到：乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚280～320份、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯5～20份、丙烯酸3～15份、丙烯酸羟乙酯20～40份、氧化剂1～4份、链转移剂2～8份、还原剂0.1～1.5份、pH调节剂3～20份，以及水若干。
[0010]优选地，包括按质量份数计的如下组分制备得到：乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚290～310份、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯8～15份、丙烯酸6～10份、丙烯酸羟乙酯28～35份、氧化剂1.5～3份、链转移剂4～6份、还原剂0.2～1份、pH调节剂5～15份，以及水520～550份。
[0011]优选地，所述聚羧酸保坍剂的原料组分还包括：增溶剂0.01～1份；更优选地，所述增溶剂包括聚氧乙烯氢化蓖麻油、尿素和吐温80中的至少一种。
[0012]优选地，所述聚羧酸保坍剂的原料组分还包括：催化剂0.01～2.5份；更优选地，所述催化剂包括硫酸亚铁的水溶液和氧化亚铜的水溶液中的至少一种；进一步优选地，所述水溶液的质量浓度为1％，且配制用水为蒸馏水。
[0013]优选地，所述氧化剂包括过氧化氢、过硫酸铵和过硫酸钠中的至少一种。
[0014]优选地，所述链转移剂包括次磷酸钠、巯基丙酸和巯基乙醇中的至少一种。
[0015]优选地，所述还原剂包括E51、VC或吊白块中的至少一种。
[0016]优选地，所述pH调节剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和三乙醇胺中的至少一种。
[0017]所述的聚羧酸保坍剂的制备方法包括如下步骤：将乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、氧化剂、链转移剂、还原剂和水充分混合，进行聚合反应，待反应结束后添加pH调节剂至pH为5～7，得到所述聚羧酸保坍剂。
[0018]优选地，所述制备方法包括如下步骤：
[0019](1)配置乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚的水溶液，充分混合后分为两份，分别得到第一溶液和第二溶液；将羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和水混合，得到第三溶液；配置还原剂的水溶液，得到第四溶液；
[0020](2)将所述第一溶液、氧化剂和链转移剂充分混合，而后同时向其中滴加所述第二溶液、所述第三溶液和所述第四溶液；待滴加结束后进行聚合反应，加入pH调节剂并得到所述聚羧酸保坍剂。
[0021]更优选地，在步骤(1)中，所述配置乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚的水溶液的过程中还添加有增溶剂。
[0022]更优选地，在步骤(2)中，在进行滴加前，还向所述第一溶液中添加有催化剂。
[0023]更优选地，在步骤(2)中，所述第二溶液的滴加时间为40min～45min，所述第三溶液的滴加时间为45min～50min，所述第四溶液的滴加时间为50min～65min。
[0024]所述的聚羧酸保坍剂在混凝土领域的用途。
[0025]优选地，所述聚羧酸保坍剂与聚羧酸减水剂复配使用，二者的添加量之比为1:1～2.5；
[0026]更优选地，所述聚羧酸减水剂为HPEG、TPEG或EPEG中任意一种聚醚单体合成；所述聚羧酸减水剂的减水率≥25％。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0028](1)本专利技术采用乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚与丙烯酸羟乙酯和少量的羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯及丙烯酸进行共聚反应，所合成的聚羧酸保坍剂初始减水率较小，0.5h后逐渐释放，2h～3h时释放量达到最大；当以一定比例与减水剂搭配使用时可使混凝土坍落度保持3h～5h，尤其适用在高温环境下含粉含泥量重的机制砂所配制的各种混凝土。
[0029](2)本专利技术采用乙烯醚大单体合成聚羧酸保坍剂，在其分子结构中的双键直接与氧原子相连，使双键的反应活性得到了提高，能够与丙烯酸及酯类单体形成更接近理想共聚结构的共聚产物，并表现出更好的吸附分散和保坍性能，尤其对于砂石料品质差、含泥量高的情况效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚羧酸保坍剂，其特征在于，包括按质量份数计的如下组分制备得到：乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚280～320份、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯5～20份、丙烯酸3～15份、丙烯酸羟乙酯20～40份、氧化剂1～4份、链转移剂2～8份、还原剂0.1～1.5份、pH调节剂3～20份，以及水。2.根据权利要求1所述的聚羧酸保坍剂，其特征在于，包括按质量份数计的如下组分制备得到：乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚290～310份、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯8～15份、丙烯酸6～10份、丙烯酸羟乙酯28～35份、氧化剂1.5～3份、链转移剂4～6份、还原剂0.2～1份、pH调节剂5～15份，以及水520～550份。3.根据权利要求1所述的聚羧酸保坍剂，其特征在于，按质量份数计，所述聚羧酸保坍剂的原料组分还包括：增溶剂0.01～1份；优选地，所述增溶剂包括聚氧乙烯氢化蓖麻油、尿素和吐温80中的至少一种。4.根据权利要求1所述的聚羧酸保坍剂，其特征在于，按质量份数计，所述聚羧酸保坍剂的原料组分还包括：催化剂0.5～2.5份；优选地，所述催化剂包括硫酸亚铁的水溶液和氧化亚铜的水溶液中的至少一种；更优选地，所述水溶液的质量浓度为1％，且配制用水为蒸馏水。5.根据权利要求1所述的聚羧酸保坍剂，其特征在于，所述聚羧酸保坍剂包括有如下特征(a)～(d)中的至少一种：(a)所述氧化剂包括过氧化氢、过硫酸铵和过硫酸钠中的至少一种；(b)所述链转移剂包括次磷酸钠、巯基丙酸和巯基乙醇中的至少一种；(c)所述还原剂包括E51、VC或吊白块中的至少一种；(d)所述pH调节剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和三乙醇胺中的至少一种。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓妮，曾珣，王远福，陈杰，方世昌，田应兵，
申请(专利权)人：贵州石博士科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：