聚羧酸混凝土减水剂的制备方法与流程

1.本发明涉及混凝土外加剂技术领域。更具体地说，本发明涉及一种聚羧酸混凝土减水剂的制备方法。


背景技术：

2.近年来国家基础建设保持高速增长，铁路、公路、机场、市政工程、核电站、大坝等工程对混凝土的需求旺盛，混凝土外加剂是混凝土不可或缺的第五组分，并在我国混凝土工程中得以大量广泛的应用，使用混凝土外加剂可以改善新拌和硬化混凝土的性能，混凝土减水剂是混凝土外加剂中最重要的品种，以聚羧酸盐类为主要成分的高性能减水剂性能优越，具有掺量低、高减水、高保坍、收缩率小、绿色环保等优点，可用于多种混凝土工程，应用范围广泛。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种聚羧酸混凝土减水剂的制备方法，其制备得到的减水剂适应性能良好，减水率高，对混凝土坍落度保持性能好，坍落度损失低，配制的混凝土流动性高，后期硬化后混凝土强度高，本方法反应条件容易控制，操作简单，适合工业化规模生产。
4.本发明提供的一种聚羧酸混凝土减水剂的制备方法，包括：
5.将相对分子量为300-1000的异戊烯醇聚氧乙烯醚与水加入反应容器加热至80-100℃溶解，向反应容器中滴加质量分数为4-6％的等重量的过硫酸钾与亚硫酸氢钠的混合水溶液，同时将相对分子量为1000-2000的聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯酸加入反应容器，然后加入硫酸亚铁、异丙醇、质量分数为10％的聚季铵盐-10的水溶液，整个共聚反应在80-100℃下进行，在4-6h搅拌完成，其中，聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸的摩尔比为0.5-2:1:2.5-3.5，硫酸亚铁的加入量为单体总重量的0.025％，异丙醇的加入量为单体总重量的1％，聚季铵盐-10的加入量为单体总重量的0.005％，反应完毕，待整个反应体系冷却至室温，采用碱液调节ph至6.0-7.0，即得。
6.优选的是，异戊烯醇聚氧乙烯醚的相对分子量为600-1000。
7.优选的是，聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的相对分子量为1000-1200。
8.优选的是，控制共聚反应的总固含量为38-40％，余量为水。
9.优选的是，碱液为质量分数为30％的氢氧化钾水溶液。
10.所述的制备方法得到的聚羧酸混凝土减水剂。
11.本发明至少包括以下有益效果：
12.本发明选用相对分子量为300-1000的异戊烯醇聚氧乙烯醚、相对分子量为1000-2000的聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯酸作为共聚单体，通过调整原料的分子量以及配比，在引发剂等助剂的作用下进行共聚反应，聚合物分子量可控，制备得到的减水剂减水率高，对混凝土坍落度保持性能好，坍落度损失低，配制的混凝土流动性高，本方法反应条件
容易控制，操作简单，适合工业化规模生产。
13.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
14.下面结合实例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
15.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
16.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
17.《实例1》
18.聚羧酸混凝土减水剂的制备方法，包括：
19.将500g相对分子量为300-600的异戊烯醇聚氧乙烯醚(ch3)2c＝chch2o(c2h4o)nh与水加入反应容器加热至80-100℃溶解，向反应容器中滴加质量分数为4-6％的等重量的过硫酸钾与亚硫酸氢钠的混合水溶液，同时将600g相对分子量为1000-1200的聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(c2h4o)nc5h8o2、180g丙烯酸c3h4o2加入反应容器，然后加入0.3g硫酸亚铁、13g异丙醇，加入0.5g质量分数为10％的聚季铵盐-10的水溶液，整个共聚反应在80-100℃下进行，在4h搅拌完成，控制共聚反应的总固含量为38-40％，余量为水，其中，聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸的摩尔比为0.5:1:2.5，反应完毕，待整个反应体系冷却至室温，采用质量分数为30％的氢氧化钾水溶液调节ph至6.0-7.0，即得。本方法的合成率达95％以上。
20.《实例2》
21.聚羧酸混凝土减水剂的制备方法，包括：
22.将750g相对分子量为600-800的异戊烯醇聚氧乙烯醚(ch3)2c＝chch2o(c2h4o)nh与水加入反应容器加热至80-100℃溶解，向反应容器中滴加质量分数为6％的等重量的过硫酸钾与亚硫酸氢钠的混合水溶液，同时将2800g相对分子量为1200-1600的聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(c2h4o)nc5h8o2、250g丙烯酸c3h4o2加入反应容器，然后加入1g硫酸亚铁、40g异丙醇，加入2g质量分数为10％的聚季铵盐-10的水溶液，整个共聚反应在80-100℃下进行，在5h搅拌完成，控制共聚反应的总固含量为38-40％，余量为水，其中，聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸的摩尔比为2:1:3.5，反应完毕，待整个反应体系冷却至室温，采用质量分数为30％的氢氧化钾水溶液调节ph至6.0-7.0，即得。本方法的合成率达95％以上。
23.《实例3》
24.聚羧酸混凝土减水剂的制备方法，包括：
25.将1000g相对分子量为800-1000的异戊烯醇聚氧乙烯醚(ch3)2c＝chch2o(c2h4o)nh与水加入反应容器加热至80-100℃溶解，向反应容器中滴加质量分数为5％的等重量的过硫酸钾与亚硫酸氢钠的混合水溶液，同时将2000g相对分子量为1600-2000的聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(c2h4o)nc5h8o2、200g丙烯酸c3h4o2加入反应容器，然后加入0.8g硫酸亚铁、30g
异丙醇，加入1.5g质量分数为10％的聚季铵盐-10的水溶液，整个共聚反应在80-100℃下进行，在6h搅拌完成，控制共聚反应的总固含量为38-40％，余量为水，其中，聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸的摩尔比为1:1:3，反应完毕，待整个反应体系冷却至室温，采用质量分数为30％的氢氧化钾水溶液调节ph至6.0-7.0，即得。本方法的合成率达95％以上。
26.《对比例1》
27.聚羧酸混凝土减水剂的制备方法，同实例3，不同在于，不加入亚硫酸氢钠。
28.《对比例2》
29.聚羧酸混凝土减水剂的制备方法，同实例3，不同在于，不加入聚季铵盐-10的水溶液。
30.《减水剂性能试验》
31.减水剂匀质性试验按照《混凝土外加剂匀质性试验方法》(gb/t8077-2016)标准要求进行，各项试验匀质性指标结果如表1所示。
32.表1
[0033] 实例1实例2实例3密度(g/cm3)1.0751.0831.081含固量(％)38.3539.5639.29ph值6.56.87.0氯离子含量(％)0.040.030.03总碱量(％)0.610.870.72
[0034]
表1可以看出，实例1-3制备的减水剂各项匀质性指标符合要求。
[0035]
减水剂混凝土性能试验用水泥、砂、石和水均符合《混凝土外加剂》gb8076-2008标准中所规定的试验用材料，实例1-3制备的减水剂掺量为1.5％。各项试验指标结果如表2所示。
[0036]
表2
[0037]
[0038][0039]
表2可以看出，实施例1-3制备的减水剂各混凝土性能指标符合要求，具有较好的减水、缓凝、保坍效果，硬化后混凝土抗压强度有增强，收缩率较小。
[0040]
用实施例3减水剂和对比例1减水剂按照《混凝土外加剂》gb8076-2008进行泌水率比试验，试验结果如表3所示。
[0041]
表3
[0042] 实例3对比例1泌水率比(％)1858
[0043]
表3可以看出，对比例1仅加入过硫酸钾作引发剂，不加亚硫酸氢钠，制备的减水剂泌水率比虽然符合要求，相对于实施例3加入一定量的亚硫酸氢钠来说，实施例3更能够进一步降低泌水率比，从而更能保证混凝土拌合物的保水率和流动性能。
[0044]
《水泥静浆流动度试验》
[0045]
水泥净浆流动度试验方法按《混凝土外加剂匀质性试验方法》(gb/t8077-2016)中的净浆流动度试验方法进行，试验用水泥为符合《通用硅酸盐水泥》gb175-2007标准规定的p.o42.5水泥，分别选用了华润、海螺、鱼峰三种不同生产厂家的水泥进行比对试验，试验用水为纯净水，调整减水剂的掺量，测试水泥净浆流动度，使初始流动度基本相当，水泥300g，水87g，实例1-3制备的减水剂掺量为水泥质量的0.33％，与对比例2及国外品牌hpwr-a进行比较，对比例2的掺量为0.27％，国外品牌hpwr-a的掺量为0.38％，初始及1h、2h的静浆流动度试验结果如表4所示。
[0046]
表4
[0047]
[0048][0049]
表4可以看出，掺实施例1-3制备的减水剂的水泥净浆1h流动度损失较小，损失率均在10％以内，2h后损失也不大，损失率均在20％以内，表明实施例1-3制备的外加剂适应性能良好，略优于hpwr-a，明显优于对比例2。
[0050]
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
[0051]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。