一种交联型聚醚类混凝土保水剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及到一种交联型聚醚类混凝土保水剂及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，随着河砂禁采，砂石资源的短缺，混凝土生产过程中大规模使用机制砂石，但是大量级配、粒型较差的机制砂石的使用，造成混凝土离析和泌水现象常有发生。与此同时，聚羧酸高性能减水剂是应用最广泛的混凝土流动性调节外加剂，聚羧酸减水剂也逐渐暴露出一些固有的问题与不足，对掺量，温度，地材变化比较敏感，往往导致混凝土坍落度损失过快或后滞返大泌水，导致混凝土质量难以保证。
3.现有技术中，一般的工程应用经常会将不同品种的聚羧酸减水剂与各种调节粘度的化学外加剂复配使用，但是加入粘度调节剂会影响混凝土的流动性。因此，本发明为了降低聚羧酸减水剂对材料的敏感性，提高混凝土的粘聚性，减少混凝土的离析泌水，提供了一种生产简单、绿色环保、性能优异的混凝土保水剂。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种交联型聚醚类混凝土保水剂及其制备方法，用于解决现有技术中聚羧酸减水剂对材料敏感度高，混凝土易出现离析泌水的问题。
5.为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种交联型聚醚类混凝土保水剂，包括以下按重量份数配比的原料：
6.烯丙基聚氧乙烯醚50份-80份，聚乙烯醇20份-40份，
7.不饱和酰胺单体10份-20份，不饱和羧酸单体1份-10份，
8.不饱和阳离子单体3份-6份，交联剂3份-10份，
9.氧化剂0.1份-3份，还原剂1份-3份，水800份-900份。
10.本发明优选的方案之一，交联型聚醚类混凝土保水剂包括以下按重量份数配比的原料：
11.烯丙基聚氧乙烯醚52份-76份，聚乙烯醇23份-35份，
12.不饱和酰胺单体11份-19份，不饱和羧酸单体3份-9份，
13.不饱和阳离子单体3份-6份，交联剂4份-10份，
14.氧化剂0.3份-3份，还原剂1份-3份，水810份-900份。
15.本发明优选的方案之一，交联型聚醚类混凝土保水剂包括以下按重量份数配比的原料：
16.烯丙基聚氧乙烯醚55份-73份，聚乙烯醇26份-32份，
17.不饱和酰胺单体13份-18份，不饱和羧酸单体5份-8份，
18.不饱和阳离子单体3份-5份，交联剂4份-8份，
19.氧化剂0.5份-2.6份，还原剂1份-3份，水815份-880份。
20.本发明优选的方案之一，烯丙基聚氧乙烯醚的分子量可为1000、1200和2400。
21.本发明优选的方案之一，聚乙烯醇的化学式为[c2h4o]n，其中n为整数，并且醇解度为75％-90％。
[0022]
本发明优选的方案之一，不饱和酰胺单体为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和n-异丙基丙烯酰胺中的任意一种；不饱和羧酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸和顺丁烯二酸酐中的任意一种。
[0023]
本发明优选的方案之一，不饱和阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯盐酸盐中的任意一种。
[0024]
本发明优选的方案之一，交联剂为nn-亚甲基双丙烯酰胺、异氰酸酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯中的任意一种；所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾和双氧水中的任意一种；还原剂为维生素c、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、次磷酸钠和硫代硫酸钠中的任意一种。
[0025]
基于本发明提出的交联型聚醚类混凝土保水剂，本发明还公开了交联型聚醚类混凝土保水剂的制备方法，包括以下步骤：
[0026]
步骤(1)：按照重量份数将烯丙基聚氧乙烯醚、聚乙烯醇以及不饱和酰胺单体放入装有温度计和搅拌器的圆底烧瓶中，加水，搅拌，制成均匀的水溶液a；
[0027]
步骤(2)：按照重量份数将不饱和羧酸单体和不饱和阳离子单体加水混合均匀，制成水溶液b；
[0028]
步骤(3)：按照重量份数将还原剂加水混合均匀，制成水溶液c；
[0029]
步骤(4)：向烧瓶内水溶液a中加入氧化剂，同时将水溶液b和水溶液c滴加至烧瓶中，滴加完毕后进行搅拌，搅拌完成后使用氢氧化钠水溶液调整ph，得到交联型的保水剂。
[0030]
本发明优选的方案之一，步骤(1)中圆底烧瓶的规格为1l；所述步骤(4)中滴加的时间为1h-3h，ph调至为5-6。
[0031]
本发明的有益效果为：本发明混凝土保水剂中的烯丙基聚氧乙烯醚、聚乙烯醇、不饱和酰胺单体、不饱和羧酸单体具有较强的亲水基团，经共聚、交联形成强吸水的网状结构，有效抑制混凝土中自由水的流失，同时对集料颗粒起到悬浮作用，防止沉降，其反应式如图1所示。烯丙基聚氧乙烯醚和聚乙烯醇长链单体以及阳离子单体等通过空间位阻和静电斥力可以有效降低保水剂在带正电的水泥颗粒表面与聚羧酸减水剂的竞争吸附，保证混凝土的流动性，与聚羧酸减水剂具有更好的适应性。
附图说明
[0032]
图1为本发明烯丙基聚氧乙烯醚、聚乙烯醇、不饱和酰胺单体以及不饱和羧酸单体经共聚、交联形成网状结构的反应式图；
具体实施方式
[0033]
实施例1
[0034]
一种交联型聚醚类混凝土保水剂，包括以下按重量份数配比的原料：烯丙基聚氧乙烯醚51.6份，聚乙烯醇(醇解度为75％)24.2份，不饱和酰胺单体丙烯酰胺16.8份，不饱和羧酸单体丙烯酸6.4份，不饱和阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵4.5份，交联剂nn-亚甲基
双丙烯酰胺4.2份，氧化剂过硫酸铵1.5份，还原剂维生素c1.2份，水890份。
[0035]
一种交联型聚醚类混凝土保水剂的制备方法，包括以下步骤：
[0036]
步骤(1)：称取51.6份烯丙基聚氧乙烯醚(apeg-2000)、24.2份聚乙烯醇(醇解度75)、16.8份丙烯酰胺和4.2份nn-亚甲基双丙烯酰胺放入装有温度计和搅拌器的1l圆底烧瓶中，加入750份蒸馏水，搅拌，制成均匀的水溶液a；
[0037]
步骤(2)：将6.4份丙烯酸、4.5份二甲基二烯丙基氯化铵和70份蒸馏水混合均匀，制成水溶液b；
[0038]
步骤(3)：将1份维生素c和70份蒸馏水混合均匀，制成水溶液c；
[0039]
步骤(4)：向烧瓶内的水溶液a中加入1.5份过硫酸铵，同时在2h内将水溶液b和水溶液c均速滴加至烧瓶中，滴加完毕后继续搅拌1h，使用氢氧化钠水溶液调整ph为5-6，得到交联型的保水剂，标记为s1。
[0040]
实施例2
[0041]
一种交联型聚醚类混凝土保水剂，包括以下按重量份数配比的原料：烯丙基聚氧乙烯醚58份，聚乙烯醇(醇解度为75％)21份，不饱和酰胺单体丙烯酰胺14.5份，不饱和羧酸单体丙烯酸3.6份，不饱和阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵6份，交联剂nn-亚甲基双丙烯酰胺5份，氧化剂双氧水0.4份，还原剂维生素c1.2份，水890份。
[0042]
一种交联型聚醚类混凝土保水剂的制备方法，包括以下步骤：
[0043]
步骤(1)：称取58份烯丙基聚氧乙烯醚(apeg-2000)、21份聚乙烯醇(醇解度75)、14.5份丙烯酰胺和5份nn-亚甲基双丙烯酰胺放入装有温度计和搅拌器的1l圆底烧瓶中，加入750份蒸馏水，搅拌，制成均匀的水溶液a；
[0044]
步骤(2)：将3.6份丙烯酸、6份二甲基二烯丙基氯化铵和70份蒸馏水混合均匀，制成水溶液b；
[0045]
步骤(3)：将1.2份维生素c和70份蒸馏水混合均匀，制成水溶液c；
[0046]
步骤(4)：向烧瓶内的水溶液a中加入0.4份双氧水，同时在2h内将水溶液b和水溶液c均速滴加至烧瓶中，滴加完毕后继续搅拌1h，使用氢氧化钠水溶液调整ph为5-6，得到交联型的保水剂，标记为s2。
[0047]
实施例3
[0048]
一种交联型聚醚类混凝土保水剂，包括以下按重量份数配比的原料：烯丙基聚氧乙烯醚56份，聚乙烯醇(醇解度为78％)20.5份，不饱和酰胺单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺的混合物，其中丙烯酰胺16份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1.2份，不饱和羧酸单体丙烯酸4.4份，不饱和阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵4.8份，交联剂nn-亚甲基双丙烯酰胺5份，氧化剂双氧水0.4份，还原剂维生素c1.2份，水890份。
[0049]
一种交联型聚醚类混凝土保水剂的制备方法，包括以下步骤：
[0050]
步骤(1)：称取56份烯丙基聚氧乙烯醚(apeg-2400)、20.5份聚乙烯醇(醇解度75)、16份丙烯酰胺、1.2份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和5份nn-亚甲基双丙烯酰胺放入装有温度计和搅拌器的1l圆底烧瓶中，加入750份蒸馏水，搅拌，制成均匀的水溶液a；
[0051]
步骤(2)：将3.6份丙烯酸、4.8份二甲基二烯丙基氯化铵和70份蒸馏水混合均匀，制成水溶液b；
[0052]
步骤(3)：将1.6份维生素c和70份蒸馏水混合均匀，制成水溶液c；
[0053]
步骤(4)：向烧瓶内的水溶液a中加入0.6份双氧水，同时在2h内将水溶液b和水溶液c均速滴加至烧瓶中，滴加完毕后继续搅拌1h，使用氢氧化钠水溶液调整ph为5-6，得到交联型的保水剂，标记为s3。
[0054]
实施例4
[0055]
一种交联型聚醚类混凝土保水剂，包括以下按重量份数配比的原料：烯丙基聚氧乙烯醚(apeg-2400)51份，聚乙烯醇(醇解度为75％)20份，不饱和酰胺单体丙烯酰胺18份，不饱和羧酸单体丙烯酸4.4份，不饱和阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵4.0份，交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯5.6份，氧化剂过硫酸钾1.8份，还原剂亚硫酸氢钠1.4份，水890份。
[0056]
一种交联型聚醚类混凝土保水剂的制备方法，包括以下步骤：
[0057]
步骤(1)：称取51份烯丙基聚氧乙烯醚(apeg-2400)、20.5份聚乙烯醇(醇解度75)、16份丙烯酰胺、1.2份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸以及5份nn-亚甲基双丙烯酰胺放入装有温度计和搅拌器的1l圆底烧瓶中，加入750份蒸馏水，搅拌，制成均匀的水溶液a；
[0058]
步骤(2)：将4.4份丙烯酸、4.0份二甲基二烯丙基氯化铵和70份蒸馏水混合均匀，制成水溶液b；
[0059]
步骤(3)：将1.6份亚硫酸氢钠和70份蒸馏水混合均匀，制成水溶液c；
[0060]
步骤(4)：向烧瓶内的水溶液a中加入1.8份过硫酸钾，同时在2h内将水溶液b和水溶液c均速滴加至烧瓶中，滴加完毕后继续搅拌1h，使用氢氧化钠水溶液调整ph为5-6，得到交联型的保水剂，标记为s4。
[0061]
实验检测
[0062]
将实施例1、实施例2、实施例3以及实施例4制成的保水剂添加至混凝土中进行混凝土拌合物工作性能测试，其中对比例中不掺入保水剂。
[0063]
混凝土拌合物的具体配合比如表1所示：
[0064]
表1：混凝土配合比(kg/m3)
[0065]
强度等级水泥粉煤灰砂碎石水c30230808801050160
[0066]
其中，水泥为po42.5水泥、粉煤灰为二级粉煤灰、砂为细度模数2.6的机制砂、碎石的粒径为5mm-40mm，同时还在固含10％聚羧酸减水剂中加入0.3％保水剂。
[0067]
混凝土拌合物工作性能根据gb/t 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的检测方法进行测试，其混凝土的工作性能包括混凝土坍落度以及泌水率。
[0068]
混凝土坍落度的检测方法具体如下：
[0069]
1、测量出机时的混凝土拌合物的初始坍落度值；
[0070]
2、将全部混凝土拌合物试样装入塑料桶内，用桶盖密封静置；
[0071]
3、自搅拌加水开始计时，静置60min后应将桶内混凝土拌合物试样全部倒入搅拌机内，搅拌20s，进行坍落度试验，得出60min坍落度值；
[0072]
4、自搅拌加水开始计时，静置120min后应将桶内混凝土拌合物试样全部倒入搅拌机内，搅拌20s，进行坍落度试验，得出120min坍落度值；
[0073]
混凝土泌水率的检测方法具体如下：
[0074]
1、用湿布润湿容量筒内壁后应立即称量，并记录容量筒的质量；
[0075]
2、将混凝土拌合物装入容量筒中；
[0076]
3、将筒口及外表面擦净，称量并记录容量筒与试样的`质量，盖好筒盖并开始计时；
[0077]
4、计时开始后60min内，应每隔10min吸取1次试样表面泌水；60min后，每隔30min吸取1次试样表面泌水，直至不再泌水为止。
[0078]
泌水率根据下述公式计算：b＝vw/[(w/m
t
)
·
m]
[0079]
m＝m
1-m2[0080]
其中，vw为泌水总量(ml)，m为混凝土拌合物试样质量(g),m
t
为试验拌制混凝土拌合物的总质量(g)，w为试验拌制混凝土拌合物拌合用水量(ml)，m1为容量筒质量(g)，m2为容量筒及试样总质量(g)。
[0081]
混凝土拌合物工作性能测试结果如表2所示：
[0082]
表2：混凝土工作性能
[0083][0084]
从表2中可看出：s1-s4的泌水率以及混凝土坍落度均小于对比例的泌水率以及混凝土坍落度的数值，并且s1-s4的泌水率以及混凝土坍落度的数值相对于对比例有明显的差异，具有显著性的变化。因此，在混凝土拌合物中掺入本发明制备的保水剂能降低混凝土的坍落度和泌水率，提高混凝土的保水性。
[0085]
由此可见，本发明制备所得的保水剂能降低混凝土的坍落度和泌水率，有效提高混凝土的保水性，同时该保水剂对混凝土的和易性有较好的改善作用。
[0086]
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。