一种石膏基自流平砂浆用聚羧酸系减水剂及其制备方法和使用方法与流程

1.本发明涉及减水剂的技术领域，具体地说，是涉及一种石膏基自流平砂浆用聚羧酸系减水剂及其制备方法和使用方法。


背景技术：

2.石膏基自流平砂浆又称为自流平石膏、自流平地面找平石膏，是由石膏材料、特填料及各种建筑化学添加剂在工厂精心配制、混合均匀而制得的一种专门用于室内地面找平的干粉砂浆。石膏基自流平砂浆的施工具有速度快、效率高、工艺简单、劳动强度低等优点，且石膏基自流平硬化后的地板具有一定弹性，脚感温暖舒适，并且具有一定的隔音效果，保温性能好，有利于建筑节能。同时随着我国磷肥、氯碱、钙法脱硫等行业的快速发展，各类工业副产石膏产出量巨大，而工业副产石膏存在杂质高、成分不稳定等劣势，导致用工业副产石膏替换天然石膏进行产品生产的积极性较低，技术相对滞后。高效、环保、可持续利用工业副产石膏，使其资源化，以及生产经济附加值高、市场应用广的石膏基新型材料是势在必行的。
3.相比于萘系等传统的高效减水剂，聚羧酸系高性能减水剂具有许多独特的技术性能优势：掺量低，减水率高；对混凝土、砂浆拌合物的流动度保持性好；与水泥的相容性好；配制的混凝土收缩率小，有利于改善混凝土体积稳定性和耐久性；生产及使用过程中环保无污染，属于绿色外加剂。但是，由于副产石膏与减水剂的适应性问题导致自流平砂浆初期流动度偏小，30min流动度损失过大，初凝或终凝时间不能满足标准要求，迫切需要一种适应性好的石膏基自流平砂浆用聚羧酸系减水剂来解决施工难题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的，聚羧酸系减水剂与副产石膏适应性差的缺陷，本发明提供了一种石膏基自流平砂浆用聚羧酸系减水剂及其制备方法和使用方法，该聚羧酸系减水剂对副产石膏适应性好、减水率高且保坍效果好、凝结快、收缩小、且强度高，可广泛应用于石膏基自流平砂浆领域。
5.本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种石膏基自流平砂浆用聚羧酸系减水剂，所述聚羧酸系减水剂包括下述重量份数的组分：聚醚100份、丙烯酸6～10份、富马酸1～2份、丙烯酸甲酯0.2～1份、丙烯酸丁酯0.2～1份、二甲基二烯丙基氯化铵0.5～2份、二乙二醇二乙烯基醚0.01～0.05份、三乙二醇二乙烯基醚0.01～0.05份、双氧水2～5份、还原剂e51 0.02～0.1份、还原剂ff6 0.02～0.1份、硫酸亚铁0.001～0.005份、巯基丙酸0.01～0.05份、巯基乙酸0.01～0.05份、巯基乙醇0.01～0.05份、次亚磷酸钠0.5～2.5份、氢氧化钠12～20份和水80～160份。
6.进一步地，所述的聚醚包括乙二醇乙烯基聚氧乙烯醚、二乙二醇乙烯基聚氧乙烯醚、4
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羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚中的任意一种或多种，所述聚醚的数均分子量为1000～
6000。
7.优选地，所述聚羧酸系减水剂包括下述重量份数的组分：聚醚100份、丙烯酸7～9份、富马酸1.2～1.8份、丙烯酸甲酯0.4～0.8份、丙烯酸丁酯0.4～0.8份、二甲基二烯丙基氯化铵1.0～1.5份、二乙二醇二乙烯基醚0.02～0.04份、三乙二醇二乙烯基醚0.02～0.04份、双氧3～4份、还原剂e51 0.04～0.08份、还原剂ff6 0.04～0.08份、硫酸亚铁0.002～0.004份、巯基丙酸0.02～0.04份、巯基乙酸0.02～0.045份、巯基乙醇0.02～0.04份、次亚磷酸钠1.0～2.0份、氢氧化钠14～18份和水100～140份。
8.本发明的聚羧酸系减水剂为无色至淡黄色透明液体，其中有效活性成分的浓度一般为40％～60％。
9.一种石膏基自流平砂浆用聚羧酸系减水剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
10.步骤1)、在一定温度以及搅拌状态下，向底料c中加入混合液a和混合液b，进行聚合反应；所述混合液a包括以下重量份数的组分：丙烯酸6～10份、富马酸1～2份、二甲基二烯丙基氯化铵0.5～2份、二乙二醇二乙烯基醚0.01～0.05份、三乙二醇二乙烯基醚0.01～0.05份、巯基丙酸0.01～0.05份、巯基乙酸0.01～0.05份、巯基乙醇0.01～0.05份和水10～30份；所述混合液b包括以下重量份数的组分：还原剂e51 0.02～0.1份、还原剂ff6 0.02～0.1份和水20～40份；所述底料c包括以下重量份数的组分：聚醚100份、丙烯酸甲酯0.2～1份、丙烯酸丁酯0.2～1份、次亚磷酸钠0.5～2.5份、双氧水2～5份、硫酸亚铁0.001～0.005份和水50～90份；
11.步骤2)、用12～20重量份的氢氧化钠调节聚合反应后的物料的ph值至11.0～13.0，即得。
12.进一步地，所述混合液b的加入时机早于所述混合液a，所述混合液a在10～50min内匀速加完，所述混合液b在20～60min内匀速加完。
13.进一步地，所述减水剂的制备温度为0～20℃。
14.优选地，所述减水剂的制备温度优选为0～10℃。
15.其中，所述混合液a、混合液b和底料c中的各组分的优选条件都如前所述。按本领域常识，所述混合液a、混合液b和底料c在使用前分别经过混合至均匀的操作。
16.在该较佳实施方式中，所述制备方法无需惰性气氛进行保护即可进行。
17.步骤(1)中，所述加入的方法可为本领域常规的方法。所述加入的方式较佳地为滴加。所述混合液a和所述混合液b更佳地分别从一高位槽a和一高位槽b中滴加到所述底料c中。“所述混合液b的加入时机早于所述混合液a”是指混合液b在最初加入的时刻早于混合液a，不表示“在加完混合液b后再加入混合液a”，一般在开始加入所述混合液b的5～10min后即可加入所述混合液a。较佳地，所述混合液a的加入速度以10～50min时加完为准，所述混合液b的加入速度以20～60min时加完为准。
18.步骤(1)中，所述的聚合反应的方法和条件可为本领域此类聚合反应常规的方法和条件。本发明优选下列方法和条件：所述的聚合反应较佳地在聚合反应釜中进行。较佳地，在加完所述混合液a和混合液b后，熟化反应时间30～90min；更佳地继续反应45～75min。
19.步骤(2)中，按本领域常识，在调节聚合反应后的物料的ph值时将料液混合均匀。
20.一种石膏基自流平砂浆用聚羧酸系减水剂的使用方法，所述使用方法为将制备得到的聚羧酸系减水剂与石膏基自流平砂浆混合，即可；所述石膏基自流平砂浆包括下述重量份数的组分：工业副石膏180～220份，半水石膏180～200份，水泥50～60份，石粉150～170份，硅灰50～70份，氧化钙10～20份，可再分散乳胶粉10～20份，消泡剂0.8～1.2份，引气剂0.8～1.2份，酒石酸1～1.2份，水160～200份；所述聚羧酸系减水剂的添加量为1～2份。
21.本发明的提供的聚羧酸系减水剂中，聚醚均含有醚键c
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o
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c，聚醚活性高，可以在低温下快速与丙烯酸、富马酸等小单体聚合；反应时间大幅缩短可以减小聚羧酸系减水剂的分子量分布宽度，减水效果更好；此外，丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯中含有酯基，合成的减水剂能够在石膏基自流平砂浆的碱性环境中释放羧基，起到良好的保坍效果；二甲基二烯丙基氯化铵中的胺基能够促进石膏基材料的凝结；二乙二醇二乙烯基醚和三乙二醇二乙烯基醚两端均含有c＝c双键，能够起到交联剂的作用，提高减水剂主链长度，保证产物具有较好的减水、保坍效果。
22.本发明的有益效果是：(1)本发明的聚羧酸系减水剂突破现有反应温度，在较低温度下合成的减水剂具有良好的效果，且合成反应时间短，具有良好的经济效益。(2)本发明的聚羧酸系减水剂，在石膏基自流平砂浆中添加量为1～2时，石膏基自流平砂浆初始流动度为150～170mm，30min流动度为154～170mm，初凝时间为1.8～2.2h，终凝时间为4～5h，28d尺寸变化率为0.01％～0.05％，3d抗折强度为4～6mpa，28d抗折强度为8～10mpa，3d抗压强度为25～30mpa，28d抗压强度60～80mpa，拉伸粘结强度3～4mpa。(3)本发明的聚羧酸系减水剂同时引入羧基、酯基、胺基，提升减水剂与石膏的适应性，同时加入交联剂，提升主链长度，保证产物的减水、保坍效果；对工业副石膏具有良好的适应性，为工业副石膏的大量使用提供支持。(4)本发明的聚羧酸系减水剂可广泛应用于各种石膏基自流平砂浆。
具体实施方式
23.下面结合实施例对本发明作进一步说明。
24.实施例1
25.一种聚羧酸系减水剂的制备方法，其包括下述步骤：
26.(1)在0℃以及搅拌状态下，向已投入底料c的聚合反应釜中滴加溶液a和溶液b，进行聚合反应，聚合反应的时间以滴加完溶液a和溶液b后继续熟化反应90min为准；
27.其中，溶液b的加入时机早于溶液a，溶液a的滴加速度以10min匀速加完为准，溶液b的滴加速度以20min匀速加完为准；溶液a中的组成为：丙烯酸10份、富马酸1份、二甲基二烯丙基氯化铵0.5份、二乙二醇二乙烯基醚0.01份、三乙二醇二乙烯基醚0.01份、巯基丙酸0.01份、巯基乙酸0.01份、巯基乙醇0.01份和水10份；溶液b中的组成为：还原剂e51 0.02份、还原剂ff6 0.1份和水20份；底料c中的组成为：数均分子量为1000的乙二醇乙烯基聚氧乙烯醚100份、丙烯酸甲酯0.2份、丙烯酸丁酯1份、次亚磷酸钠2.5份、双氧水5份、硫酸亚铁0.001份和水50份；溶液a、溶液b和底料c在使用前均进行过混合至均匀的操作；
28.(2)用20份氢氧化钠调节聚合反应后的物料的ph值至13.0，即得。
29.对所制得的聚羧酸系减水剂进行性能测定，其中，石膏基自流平砂浆试验参照jc/t1023
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2007《石膏基自流平砂浆》。
30.经检测，在石膏基自流平砂浆中添加所述聚羧酸系减水剂2，石膏基自流平砂浆的初始流动度为150mm，30min流动度为154mm，初凝时间为2.2h，终凝时间为5h，28d尺寸变化率为0.01％％，3度60mpa，拉伸粘结强度3mpa。
31.实施例2～5
32.按照实施例1的方法和步骤，按照表1的配方和操作参数来制备聚羧酸系减水剂。
33.表1
34.35.[0036][0037]
将上述实施例1
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5中得到的聚羧酸系减水剂添加至石膏基自流平砂浆中，检测其性能。
[0038]
如下表2。
[0039][0040]
其中对比例1为市售萘系减水剂，潍坊英达化工有限公司提供；对比例2为市售聚羧酸系减水剂zj
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8300，江苏兆佳建材科技有限公司提供。
[0041]
实施例1～5所制得的聚羧酸系减水剂的性能检测结果见表2所示。从表2可以看出，本发明的聚羧酸系减水剂，在石膏基自流平砂浆中添加量为1～2时，石膏基自流平砂浆初始流动度为150～170mm，30min流动度为154～170mm，初凝时间为1.8～2.2h，终凝时间为
4～5h，28d尺寸变化率为0.01％～0.05％，3d抗折强度为4～6mpa，28d抗折强度为8～10mpa，3d抗压强度为25～30mpa，28d抗压强度60～80mpa，拉伸粘结强度3～4mpa。本发明制得的聚羧酸系减水剂在石膏基自流平砂浆中使用效果良好，优于市售的减水剂。
[0042]
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。