一种易储存高性能聚羧酸减水剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料中混凝土外加剂领域，具体涉及一种易储存高性能聚羧酸减水剂及其制备方法。


背景技术：

2.聚羧酸系高效减水剂具有低掺量、高减水率、低坍落度损失、低收缩、后期增强效果好、生产过程中不污染环境等优点。但是聚羧酸减水剂在应用过程中也存在缺点，与水泥的相容性，聚羧酸减水剂粉末储存时间不长，容易受潮使其性能受到影响。
3.针对这些问题，可以向减水剂分子结构中引入硅氧烷。有机硅引入到反应单体中，通过硅原子与氧原子结合形成硅氧烷。硅氧烷对热和化学试剂稳定，不被水润湿，具有优异的疏水性，可以用作防火剂、润滑剂、防潮剂。
4.专利cn 106279702 a公开了一种通过合成具有硅氧烷的聚醚，将改性后的带有硅氧烷的聚醚通过聚合方式引入聚羧酸减水剂分子结构中。将带有硅氧烷链段的聚醚引入减水剂结构中可以使其具有一定的消泡作用。但是该类聚醚大单体合成的转化率不高，产物的结构不好控制且容易形成交联结构，反应过程不容易控制。专利cn 112159500 a公开了一种抗泥型聚羧酸减水剂的合成方法，通过加入乙烯基环硅氧烷、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵等单体与聚醚和丙烯酸共聚得到抗泥型减水剂。这类减水剂能提高对粘土的适应性。该制备方法中引入单体数量多，提高成本。且氯离子的引入会对混凝土中的钢筋造成腐蚀，实用性不高。
5.因此，选择一种合适的第三单体结构引入聚羧酸减水剂分子结构中是个重点问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的提供一种易储存高性能聚羧酸减水剂及其制备方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
7.根据本发明的一个方面，一种易储存高性能聚羧酸减水剂，按照重量份数计，由以下组分组成：异戊烯基聚乙二醇120~170份、不饱和酸类单体14~40份、第三单体0.5~6.0份、氧化剂0.5~2.0份、还原剂0.5~1.0份、链转移剂0.5~1.5份和去离子水130
‑
150份；其中，所述第三单体为丙烯酸酯改性硅油。
8.在某些实施方式中，所述异戊烯基聚乙二醇的分子量为2400g/mol。
9.在某些实施方式中，所述丙烯酸酯改性硅油的分子量为1250g/mol。
10.在某些实施方式中，所述链转移剂为3
‑
巯基丙酸。
11.在某些实施方式中，所述氧化剂为双氧水、过氧化叔丁醇或过硫化铵。
12.在某些实施方式中，所述还原剂为抗坏血酸或甲醛次硫酸氢钠。
13.根据本发明的另一个方面，一种易储存高性能聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）向反应釜内加入异戊烯基聚乙二醇和氧化剂，加去离子水搅拌至完全溶解并且加热至40℃；（2）将不饱和酸类单体、链转移剂、丙烯酸酯改性硅油和去离子水混合搅拌制得滴加液a；将还原剂与水混合搅拌制得滴加液b；（3）向步骤（1）中的反应釜内滴加滴加液和滴加液b；滴加液a在150
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180分钟内滴加结束，滴加液b在180
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210分钟内滴加结束；滴加完成后，进行保温1h；（4）向溶液中加入浓度为30%氢氧化钠溶液进行中和，使溶液ph至7
‑
8；得到溶液为高性能聚羧酸减水剂母液。
14.本发明提供的一种易储存高性能聚羧酸减水剂及其制备方法，其优点在于：将a料（不饱和酸类单体、丙烯酸酯改性硅油、链转移剂溶于去离子水）和b料（还原剂与去离子水）同时匀速滴加至底料（异戊烯基聚乙二醇、双氧水和水）中，经自由基聚合，一步反应得到聚羧酸减水剂。工艺操作简单，反应条件容易控制，产品的性能稳定，产品为无毒无害的水溶性聚合物。该方法制备方法简单合理、效率高、成本低。
15.丙烯酸酯改性硅油作为第三单体，能够将硅氧烷、酯基引入到减水剂分子结构中。硅氧烷结构的引入，可以在合成生产过程起到阻燃以及聚羧酸减水剂粉末储存过程中防污、防受潮板结的一个作用。在分子结构中引入酯基，憎水基团的引入可以提高减水剂的一个缓释效果，对水泥早期强度也有一定的提高。本发明制备得到的聚羧酸减水剂水泥的适应性强、保坍性能好，容易储存不易变质。
具体实施方式
16.下面结合实施例，对本发明进行进一步详细的说明。
17.本发明提供放入一种易储存高性能聚羧酸减水剂，该聚羧酸减水剂由以下重量份的原料制得：异戊烯基聚乙二醇120~170份，丙烯酸14~40份、丙烯酸酯改性硅油0.5~6.0份、链转移剂0.5~1.5份，氧化剂0.5~2.0份、还原剂0.5~1.0份和去离子水130
‑
150份， 减水剂母液固含量为40
‑
45%。
18.本发明中的反应单体包括异戊烯基聚乙二醇、丙烯酸酯改性硅油、不饱和酸类单体。链转移剂为3
‑
巯基丙酸。其中，异戊烯基聚乙二醇的分子量为2400g/mol，丙烯酸酯改性硅油的分子量1250g/mol。
19.上述聚羧酸减水剂的制备方法具体为：步骤一，将异戊烯基聚乙二醇溶于去离子水，加入氧化剂形成底料；步骤二，将不饱和酸类单体、丙烯酸酯改性硅油和链转移剂溶于水中形成a料；将还原剂溶于水中形成b料；步骤三，将底料升温至40℃，往底料中同时匀速滴加a、b料，分别滴加3h、3.5h。滴加完成后保温1h；步骤四，待保温结束，加入浓度为30%氢氧化钠溶液中和至溶液ph至7
‑
8。得到黏稠溶液即聚羧酸减水剂。
20.实施例1本发明提供一种易储存高性能聚羧酸减水剂，该聚羧酸减水剂由以下重量份的原料制得：异戊烯基聚乙二醇120份，丙烯酸22份、丙烯酸酯改性硅油1.4份、3
‑
巯基丙酸0.7
份，双氧水1.4份、抗坏血酸0.7份和去离子水130份。
21.上述聚羧酸减水剂的制备方法具体为：步骤一，将异戊烯基聚乙二醇120份和双氧水1.4份溶于部分去离子水中形成底料；步骤二，将丙烯酸22份、丙烯酸酯改性硅油1.4份，3
‑
巯基丙酸0.7份溶于部分去离子水中形成a料；将抗坏血酸0.7份溶于部分去离子水形成b料；步骤三，将底料升温至40℃，开始匀速滴加a、b料分别滴加3h、3.5h，滴加完成后保温1.0h；步骤四，待保温结束后，用30%浓度氢氧化钠溶液中和至溶液ph至7
‑
8；最终得到的pc1溶液。
22.实施例2本发明提供一种易储存高性能聚羧酸减水剂，该聚羧酸减水剂由以下重量份的原料制得：异戊烯基聚乙二醇144份、丙烯酸26份、丙烯酸酯改性硅油3.4份、3
‑
巯基丙酸0.85份、双氧水1.7份、甲醛次硫酸氢钠0.85份和去离子水130份。
23.上述聚羧酸减水剂的制备方法具体为：步骤一，将异戊烯基聚乙二醇144份和双氧水1.7份溶于部分去离子水中形成底料；步骤二，将丙烯酸26份、丙烯酸酯改性硅油3.4份，3
‑
巯基丙酸0.85份溶于部分去离子水中形成a料；将抗坏血酸0.85份溶于部分去离子水形成b料；步骤三，将底料升温至40℃，开始匀速滴加a、b料分别滴加3h、3.5h，滴加完成后保温1.0h；步骤四，待保温结束后，用30%浓度氢氧化钠溶液中和至溶液ph至7
‑
8；最终得到的pc2溶液。
24.实施例3本发明提供一种易储存高性能聚羧酸减水剂，该聚羧酸减水剂由以下重量份的原料制得：异戊烯基聚乙二醇168份、丙烯酸30份、丙烯酸酯改性硅油5.8份、3
‑
巯基丙酸0.96份、过硫化铵1.9份、甲醛次硫酸氢钠0.96份和去离子水130份。
25.上述聚羧酸减水剂的制备方法具体为：步骤一，将异戊烯基聚乙二醇168份和过硫化铵1.9份溶于部分去离子水中形成底料；步骤二，将丙烯酸30份、丙烯酸酯改性硅油5.8份，3
‑
巯基丙酸0.96份溶于部分去离子水中形成a料；将甲醛次硫酸氢钠0.96份溶于部分去离子水形成b料；步骤三，将底料升温至40℃，开始匀速滴加a、b料分别滴加3h、3.5h，滴加完成后保温1.0h；步骤四，待保温结束后，用30%浓度氢氧化钠溶液中和至溶液ph至7
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8；最终得到的pc3溶液。
26.实施例4本发明提供一种易储存高性能聚羧酸减水剂，该聚羧酸减水剂由以下重量份的原料制得：异戊烯基聚乙二醇168份、丙烯酸36份、丙烯酸酯改性硅油4.0份、3
‑
巯基丙酸0.85
份、双氧水2.0、甲醛次硫酸氢钠0.85份和去离子水130份。
27.上述聚羧酸减水剂的制备方法具体为：步骤一，将异戊烯基聚乙二醇168份和双氧水2.0份溶于部分去离子水中形成底料；步骤二，将丙烯酸36份、丙烯酸酯改性硅油4.0份，3
‑
巯基丙酸0.85份溶于部分去离子水中形成a料；将甲醛次硫酸氢钠0.85份溶于部分去离子水形成b料；步骤三，将底料升温至40℃，开始匀速滴加a、b料分别滴加3h、3.5h，滴加完成后保温1.0h；步骤四，待保温结束后，用30%浓度氢氧化钠溶液中和至溶液ph至7
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8；最终得到的pc4溶液。
28.对比例1本对比与实例1相比，在原料称取过程中省去丙烯酸酯改性硅油，除此外的方法步骤均相同，制得pc5溶液。
29.对比例2本对比与实例4相比，在原料称取过程中省去丙烯酸酯改性硅油，除此外的方法步骤均相同，制得pc6溶液。
30.将实施例1
‑
4和对比例1
‑
2得到的样品，采用标准水泥，水灰比为0.25，减水剂折固掺量为水泥用量的0.09%，进行对比。
31.表1.各实例和对比例的聚羧酸减水剂水泥净浆流动度检测结果对比从表1可以看出，本发明方法所制备的聚羧酸减水剂加入到水泥净浆中，表现出较好的水泥净浆流动度，且1h小时后，水泥净浆流动度变化不大，说明该减水剂对水泥净浆的流动性能保持好。 加入丙烯酸酯改性硅油的减水剂水泥净浆流动度有很大的提升。
32.表2.各实例和对比例的聚羧酸减水剂对水泥净浆抗压强度的影响
从表2可以看出实施例1
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4的水泥抗压强度均优于对比例1
‑
2,说明本方法制备的减水剂对水泥早期强度有所提高。
33.表3.各实例和对比例聚羧酸减水剂粉末储存时粉末状态从表3可以看出实施例1
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4粉末储存时间长于对比例1
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2，说明该类减水剂更易储存。
34.以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。