一种抗低温泌水增稠剂及其用途和制备方法技术

本申请提供了如下结构式的增稠剂及其制备方法，其中，m＝32～54，n＝8～17。所述制备方法包括如下步骤：用水将摩尔比为3～4：1的丙烯酸羟丙酯和丙烯酸混合液配制成15％～20％的水溶液；在所得水溶液中加入引发剂和链转移剂进行反应得到反应液；再于所得反应液中加入酸将pH值调整至6.0～7.5，保温即得所述增稠剂。所得增稠剂中的聚丙烯酸分子侧链上的羧基可与水泥颗粒表面的钙离子络合，并与聚羧酸减水剂发生强烈的竞争吸附作用，占据水泥颗粒表面的吸附位点，从而减缓溶液中游离的聚羧酸减水剂分子的吸附速度，进而控制低温条件下混凝土的坍落度随时间的延长而增加。而增加。

【技术实现步骤摘要】
一种抗低温泌水增稠剂及其用途和制备方法


[0001]本专利技术属于混凝土外加剂
，具体涉及一种抗低温泌水增稠剂及其用途和制备方法。

技术介绍

[0002]聚羧酸减水剂是第三代高性能减水剂，是混凝土外加剂领域最具创新性的研究成果之一，具有绿色环保、掺量低、性能高的优势，已成为商品混凝土制备的关键材料。聚羧酸减水剂具有的减水分散性能，是基于其分子侧链中羧基官能团的吸附作用。羧基能与水泥颗粒表面的金属离子(Ca
2+
、Al
3+
、Fe
3+
)发生络合反应，进而将聚羧酸减水剂分子固定在水泥颗粒表面，再通过减水剂分子的空间位阻和静电斥力作用，实现减水分散的目的。聚羧酸减水剂的减水性能与其吸附性能密不可分，一般来说，减水剂分子在水泥表面的吸附量越大，其减水效果越好，在同样水灰比条件下，新拌的混凝土的坍落度较大。然而，减水剂分子的吸附能力对其工作温度较为敏感，温度越低，则吸附能力越弱，吸附在水泥颗粒表面的分子数量越少，未吸附的大量减水剂分子自由地游离在水中，其减水功能无法发挥出来。
[0003]混凝土生产过程中，操作人员一般通过添加减水剂或保坍剂来调整混凝土的坍落度，达到一定坍落度范围后，则认为混凝土达到浇筑要求。施工温度正常时，混凝土坍落度在运输至浇筑地点过程中不会发生明显变化，依然具有良好的工作性能。然而，当在寒冷天气或地区施工时，情况会有所不同。由于聚羧酸减水剂的吸附和减水作用对温度的敏感性，会出现混凝土坍落度随着时间延长而增大的滞后效应，从而导致出厂时坍落度和性能正常的混凝土在寒冷浇筑地点出现离析和泌水的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决寒冷天气或地区施工时，掺有聚羧酸减水剂的混凝土的坍落度随着时间延长而增大，甚至出现离析和泌水的问题。
[0005]本专利技术的目的是采取下述技术方案来实现的：
[0006]一种抗低温泌水增稠剂，所述增稠剂是通过摩尔比为3～4：1的丙烯酸羟丙酯和丙烯酸在引发剂和链转移剂作用下反应生成；所述增稠剂的结构式如下：
[0007][0008]其中，m＝32～54，n＝8～17。
[0009]优选的，所述增稠剂的平均分子量为5000～8000。
[0010]优选的，所述增稠剂的掺量为混凝土中聚羧酸减水剂掺量的5％～10％。
[0011]一种抗低温泌水增稠剂的用途，将所述抗低温泌水增稠剂用于掺有聚羧酸减水剂的混凝土。
[0012]基于同一专利技术构思本专利技术还提供了一种抗低温泌水增稠剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0013]将摩尔比为3～4：1的丙烯酸羟丙酯和丙烯酸加水配制成15％～20％的混合溶液；
[0014]在所述混合溶液中加入引发剂和链转移剂进行反应得到反应溶液；
[0015]在所述反应溶液中加入酸以调整pH值至6.0～7.5，保温后得到所述抗低温泌水增稠剂。
[0016]优选的，所述将摩尔比为3～4：1的丙烯酸羟丙酯和丙烯酸加水配制成15％～20％的混合溶液包括：在20～30℃时以350～400rpm对混合溶液进行预搅拌。
[0017]优选的，所述在所述混合溶液中加入引发剂和链转移剂进行反应得到反应溶液包括：加热混合溶液温度至35～45℃，以500～600rpm速率搅拌，在20min内将引发剂和链转移剂加入所述混合溶液。
[0018]优选的，所述增稠剂的反应方程式如下：
[0019][0020]优选的，所述引发剂包括质量分数为3％的过氧化氢、过氧化苯甲酰、过硫酸钾、过硫酸铵的一种，所述引发剂的用量为所述丙烯酸羟丙酯与丙烯酸质量之和的0.5
‑
0.8％。
[0021]优选的，所述引发剂包括质量分数为3％的亚硫酸氢钠、巯基乙酸、巯基乙醇、巯基丙醇中的一种，所述引发剂的用量为所述丙烯酸羟丙酯与丙烯酸质量之和的0.3％～0.5％。
[0022]优选的，所述链转移剂包括亚硫酸氢钠或巯基乙酸。
[0023]优选的，所述链转移剂的用量为所述丙烯酸羟丙酯与丙烯酸质量之和的0.3％～0.5％。
[0024]优选的，所述丙烯酸羟丙酯和丙烯酸的有效含量均大于95％。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术公开了一种抗低温泌水增稠剂，该增稠剂的聚丙烯酸分子侧链上的羧基可与水泥颗粒表面的钙离子络合，并与聚羧酸减水剂的吸附作用具有强烈的竞争性，占据水泥颗粒表面的吸附位点，减缓溶液中游离聚羧酸减水剂分子的吸附速度，进而控制低温条件下混凝土的坍落度随时间的延长而增加。另一方面，不同的聚丙烯酸分子之间，还能通过与钙离子的络合作用连接成为一种分子量更大的长链结构，从而起到进一步提高增稠效果，改善低温条件下由于游离聚羧酸减水剂分子延迟吸附和滞后分散而带来的坍落度升高的问题。在低温(温度≤20℃)施工条件下，将本专利技术中的增稠剂用于掺有聚羧酸减水剂的
混凝土，且掺量为聚羧酸减水剂掺量的5％～10％时，可明显改善聚羧酸减水剂低温滞后泌水的负面效应，避免混凝土延迟性离析、泌水现象的发生，显著提高低温时混凝土拌合物的工作性能。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例对技术方案做进一步说明，以助于理解本专利技术的内容。
[0028]实施例1
[0029]本专利技术的目的是提供一种用于改善聚羧酸减水剂低温滞后泌水的反应型增稠剂及其制备方法，通过以下技术方案实现：
[0030]一种抗低温泌水增稠剂，所述增稠剂是通过摩尔比为3～4：1的丙烯酸羟丙酯和丙烯酸在引发剂和链转移剂作用下反应生成；所述增稠剂的结构如下所示：
[0031][0032]其中，m＝32～54，n＝8～17。
[0033]所述增稠剂的平均分子量为5000～8000。
[0034]所述增稠剂的掺量为混凝土中聚羧酸减水剂掺量的5％～10％。
[0035]基于同一专利技术构思本专利技术还提供了一种抗低温泌水增稠剂的制备方法：将摩尔比为3～4：1的丙烯酸羟丙酯和丙烯酸加水配制成15％～20％的混合溶液，在20～30℃时以350～400rpm预搅拌30min；然后，调整加热温度和搅拌速率分别为35～45℃和500～600rpm，在20min内将引发剂和链转移剂滴加到混合溶液中；最后，采用30％的醋酸溶液调整混合溶液的pH值至6.0～7.5，再保温30min，即得到所述的反应型增稠剂。
[0036]可选的，所述丙烯酸羟丙酯和丙烯酸的有效含量均大于95％；
[0037]可选的，所述引发剂为质量分数为3％的过氧化氢、过氧化苯甲酰、过硫酸钾、过硫酸铵的一种，用量为两种单体(丙烯酸羟丙酯与丙烯酸)质量之和的0.5％～0.8％；
[0038]可选的，所述引发剂为3％的亚硫酸氢钠、巯基乙酸、巯基乙醇、巯基丙醇中的一种，用量为两种单体质量之和的0.3％～0.5％。
[0039]反应方程式如下：
[0040][0041]本专利技术为用于改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗低温泌水增稠剂，其特征在于，所述增稠剂的结构式如下所示：其中，m＝32～54，n＝8～17。2.如权利要求1所述的一种抗低温泌水增稠剂，其特征在于，所述增稠剂的平均分子量为5000～8000。3.如权利要求1所述的一种抗低温泌水增稠剂，其特征在于，所述增稠剂的掺量为混凝土中聚羧酸减水剂掺量的5％～10％。4.一种抗低温泌水增稠剂的用途，其特征在于，将如权利要求1
‑
3任一所述的抗低温泌水增稠剂用于掺有聚羧酸减水剂的混凝土。5.一种抗低温泌水增稠剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将摩尔比为3～4：1的丙烯酸羟丙酯和丙烯酸加水配制成15％～20％的混合溶液；在所述混合溶液中加入引发剂和链转移剂进行反应得到反应溶液；在所述反应溶液中加入酸以调整pH值至6.0～7.5，保温后得到所述抗低温泌水增稠剂。6.如权利要求5所述的一种抗低温泌水增稠剂的制备方法，其特征在于，所述将摩尔比为3～4：1的丙烯酸羟丙酯和丙烯酸加水配制成15％～20％的混合溶液包括：在20～30℃时以350～400rpm对混合溶液进行预搅拌。7.如权利要求5所述的一种抗低温泌水增稠剂的制备方法，其特征在于，所述在所述混合溶液中加入引发剂和链转移剂进行反应得到反应溶液包括：加热混合溶液温度至35～45℃，以500...

【专利技术属性】
技术研发人员：董华忠，姚超，张琰，谭洪波，刘佳龙，董超，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：