一种混凝土用缓释型减水剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种混凝土用缓释型减水剂及其制备方法。


背景技术：

2.减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。
3.减水剂一般具有下述作用：
4.分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥颗粒的水化作用，水泥颗粒表面形成双电层结构，使之形成溶剂化水膜，且水泥颗粒表面带有异性电荷使水泥颗粒间产生缔合作用，使水泥浆形成絮凝结构，使10％～30％的拌合水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性。当加入减水剂后，由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷(通常为负电荷)，形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构解体，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。
5.润滑作用：减水剂中的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高。
6.空间位阻作用：减水剂结构中具有亲水性的支链，伸展于水溶液中，从而在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。当水泥颗粒靠近时，吸附层开始重叠，即在水泥颗粒间产生空间位阻作用，重叠越多，空间位阻斥力越大，对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。
7.一般来说，普通聚羧酸减水剂会快速释放羧基，从而使普通聚羧酸减水剂的分散能力在短时间内释放出来，导致混凝土的坍落度的保持能力一般在1～2h，因此，混凝土后期的保坍性能不容易控制，使得混凝土容易出现泌水、离析等现象，导致混凝土无法实现远距离输送、泵送困难等问题。
8.本技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：
9.1、现有技术中由于混凝土后期的保坍性能不容易控制，使得混凝土容易出现泌水、离析等现象，导致混凝土无法实现远距离输送、泵送困难。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种混凝土用缓释型减水剂及其制备方法，以解决现有技术中由于混凝土后期的保坍性能不容易控制，使得混凝土容易出现泌水、离析等现象，导致混凝土无法实现远距离输送、泵送困难的技术问题。
11.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
12.本发明提供的一种混凝土用缓释型减水剂，包括下述重量份的原料：甲基烯基聚氧乙烯醚15-20份；异戊烯醇聚氧乙烯醚10-20份；甲基丙烯酸甲酯6-10份；乙烯基羧酸二甲酯5-8份；丙烯基羧酸二甲酯8-12份；丙烯酸15-25份；甲基丙烯酸磺酸钠10-20份；双氧水1-3份；还原剂1-4份；次亚磷酸钠2-4份；氧化剂3-6份；链转移剂1-2份；醇胺类化合物3-8份；去离子水120-150份。
13.进一步的，各原料的重量份分别为：甲基烯基聚氧乙烯醚16-18份；异戊烯醇聚氧乙烯醚12-18份；甲基丙烯酸甲酯7-9份；乙烯基羧酸二甲酯6-7份；丙烯基羧酸二甲酯9-11份；丙烯酸18-22份；甲基丙烯酸磺酸钠12-18份；双氧水1.5-2.5份；还原剂2-3份；次亚磷酸钠2.5-3.5份；氧化剂4-5份；链转移剂1.2-1.8份；醇胺类化合物4-6份；去离子水130-140份。
14.进一步的，各原料的重量份分别为：甲基烯基聚氧乙烯醚17份；异戊烯醇聚氧乙烯醚15份；甲基丙烯酸甲酯8份；乙烯基羧酸二甲酯6.5份；丙烯基羧酸二甲酯10份；丙烯酸20份；甲基丙烯酸磺酸钠15份；双氧水2份；还原剂2.5份；次亚磷酸钠3份；氧化剂4.5份；链转移剂1.5份；醇胺类化合物5份；去离子水135份。
15.进一步的，所述链转移剂为巯基乙酸或巯基丙酸。
16.进一步的，所述醇胺类化合物为二乙醇胺、三乙醇胺或三异丙醇胺。
17.进一步的，所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过氧化苯甲酰。
18.进一步的，所述还原剂为硫代硫酸钠或维生素c。
19.本发明提供的混凝土用缓释型减水剂的制备方法，包括下述步骤：
20.s1、按配比准备原料；
21.s2、将还原剂、链转移剂、丙烯酸溶于去离子水中，配制成a液；将氧化剂、双氧水溶于去离子水中，配制成b液；
22.s3、将部分去离子水加入反应容器内，加入甲基烯基聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚，开启搅拌并升温至40-60℃；
23.s4、保持搅拌，温度保持在40-60℃，向反应容器中顺次加入甲基丙烯酸甲酯、乙烯基羧酸二甲酯、丙烯基羧酸二甲酯、醇胺类化合物、甲基丙烯酸磺酸钠、次亚磷酸钠；
24.s5、保持搅拌，温度保持在40-60℃，向反应容器中滴加a液和b液；a液和b液在2-3h内滴加完成，滴加完成后，加入余下的去离子水，保温在40-60℃反应1-2h；
25.s6、将反应容器内的反应物降温至常温，调整ph至中性，得到减水剂成品。
26.基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
27.本发明提供的混凝土用缓释型减水剂及其制备方法，在制备的过程中，在减水剂的分子上接枝了支链，该支链不仅可提供空间位阻效应，而且，在水泥水化的高碱度环境中，减水剂支链还可慢慢被切断，缓慢溶解释放出减水剂组分，减水剂分子中含有酯基，能在碱性环境下水解为羧酸等亲水性基团，在逐渐水解反应的过程中，这些亲水地基团持续地对水泥颗粒进行吸附、分散，这样就可提高水泥粒子的分散效果，并控制坍落度损失，从而达到缓释地效果。因此，应用本发明中的缓释型减水剂时，混凝土的坍落度的保持能力可达到3～5h，让混凝土后期的保坍性能变得可控，可尽量避免混凝土容易出现泌水、离析等现象，可以实现混凝土的远距离输送和泵送。
具体实施方式
28.一、制备实施例：
29.实施例1：
30.制备混凝土用缓释型减水剂：
31.1.1原料：
32.按重量份包括下述原料：甲基烯基聚氧乙烯醚17份；异戊烯醇聚氧乙烯醚15份；甲基丙烯酸甲酯8份；乙烯基羧酸二甲酯6.5份；丙烯基羧酸二甲酯10份；丙烯酸20份；甲基丙烯酸磺酸钠15份；双氧水2份；还原剂2.5份；次亚磷酸钠3份；氧化剂4.5份；链转移剂1.5份；醇胺类化合物5份；去离子水135份；
33.所述链转移剂为巯基乙酸；
34.所述醇胺类化合物为三乙醇胺；
35.所述氧化剂为过硫酸铵；
36.所述还原剂为硫代硫酸钠。
37.1.2制备方法
38.包括下述步骤：
39.s1、按配比准备原料；
40.s2、将还原剂、链转移剂、丙烯酸溶于去离子水中，配制成a液；将氧化剂、双氧水溶于去离子水中，配制成b液；
41.s3、将部分去离子水加入反应容器内，加入甲基烯基聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚，开启搅拌并升温至50℃；
42.s4、保持搅拌，温度保持在50℃，向反应容器中顺次加入甲基丙烯酸甲酯、乙烯基羧酸二甲酯、丙烯基羧酸二甲酯、醇胺类化合物、甲基丙烯酸磺酸钠、次亚磷酸钠；
43.s5、保持搅拌，温度保持在50℃，向反应容器中滴加a液和b液；a液和b液在2.5h内滴加完成，滴加完成后，加入余下的去离子水，保温在50℃反应1.5h；
44.s6、将反应容器内的反应物降温至常温，调整ph至中性，得到减水剂成品。
45.实施例2：
46.制备混凝土用缓释型减水剂：
47.2.1原料：
48.按重量份包括下述原料：甲基烯基聚氧乙烯醚18份；异戊烯醇聚氧乙烯醚12份；甲基丙烯酸甲酯9份；乙烯基羧酸二甲酯6份；丙烯基羧酸二甲酯11份；丙烯酸22份；甲基丙烯酸磺酸钠12份；双氧水2.5份；还原剂3份；次亚磷酸钠3.5份；氧化剂4份；链转移剂1.8份；醇胺类化合物4份；去离子水140份；
49.所述链转移剂为巯基丙酸；
50.所述醇胺类化合物为三异丙醇胺；
51.所述氧化剂为过硫酸钾；
52.所述还原剂为硫代硫酸钠。
53.2.2制备方法
54.包括下述步骤：
55.s1、按配比准备原料；
56.s2、将还原剂、链转移剂、丙烯酸溶于去离子水中，配制成a液；将氧化剂、双氧水溶于去离子水中，配制成b液；
57.s3、将部分去离子水加入反应容器内，加入甲基烯基聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚，开启搅拌并升温至45℃；
58.s4、保持搅拌，温度保持在45℃，向反应容器中顺次加入甲基丙烯酸甲酯、乙烯基羧酸二甲酯、丙烯基羧酸二甲酯、醇胺类化合物、甲基丙烯酸磺酸钠、次亚磷酸钠；
59.s5、保持搅拌，温度保持在45℃，向反应容器中滴加a液和b液；a液和b液在3h内滴加完成，滴加完成后，加入余下的去离子水，保温在45℃反应2h；
60.s6、将反应容器内的反应物降温至常温，调整ph至中性，得到减水剂成品。
61.实施例3：
62.制备混凝土用缓释型减水剂：
63.3.1原料：
64.按重量份包括下述原料：甲基烯基聚氧乙烯醚16份；异戊烯醇聚氧乙烯醚18份；甲基丙烯酸甲酯7份；乙烯基羧酸二甲酯7份；丙烯基羧酸二甲酯9份；丙烯酸18份；甲基丙烯酸磺酸钠18份；双氧水1.5份；还原剂2份；次亚磷酸钠2.5份；氧化剂5份；链转移剂1.2份；醇胺类化合物6份；去离子水130份；
65.所述链转移剂为巯基乙酸；
66.所述醇胺类化合物为二乙醇胺；
67.所述氧化剂为过硫酸钾；
68.所述还原剂为硫代硫酸钠。
69.3.2制备方法
70.包括下述步骤：
71.s1、按配比准备原料；
72.s2、将还原剂、链转移剂、丙烯酸溶于去离子水中，配制成a液；将氧化剂、双氧水溶于去离子水中，配制成b液；
73.s3、将部分去离子水加入反应容器内，加入甲基烯基聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚，开启搅拌并升温至55℃；
74.s4、保持搅拌，温度保持在55℃，向反应容器中顺次加入甲基丙烯酸甲酯、乙烯基羧酸二甲酯、丙烯基羧酸二甲酯、醇胺类化合物、甲基丙烯酸磺酸钠、次亚磷酸钠；
75.s5、保持搅拌，温度保持在55℃，向反应容器中滴加a液和b液；a液和b液在2.2h内滴加完成，滴加完成后，加入余下的去离子水，保温在55℃反应1.4h；
76.s6、将反应容器内的反应物降温至常温，调整ph至中性，得到减水剂成品。
77.实施例4：
78.制备混凝土用缓释型减水剂：
79.4.1原料：
80.按重量份包括下述原料：甲基烯基聚氧乙烯醚20份；异戊烯醇聚氧乙烯醚10份；甲基丙烯酸甲酯10份；乙烯基羧酸二甲酯5份；丙烯基羧酸二甲酯12份；丙烯酸25份；甲基丙烯酸磺酸钠10份；双氧水3份；还原剂4份；次亚磷酸钠2份；氧化剂6份；链转移剂1份；醇胺类化合物8份；去离子水150份。
81.所述链转移剂为巯基乙酸；
82.所述醇胺类化合物为二乙醇胺；
83.所述氧化剂为过硫酸铵；
84.所述还原剂为维生素c。
85.4.2制备方法
86.包括下述步骤：
87.s1、按配比准备原料；
88.s2、将还原剂、链转移剂、丙烯酸溶于去离子水中，配制成a液；将氧化剂、双氧水溶于去离子水中，配制成b液；
89.s3、将部分去离子水加入反应容器内，加入甲基烯基聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚，开启搅拌并升温至60℃；
90.s4、保持搅拌，温度保持在60℃，向反应容器中顺次加入甲基丙烯酸甲酯、乙烯基羧酸二甲酯、丙烯基羧酸二甲酯、醇胺类化合物、甲基丙烯酸磺酸钠、次亚磷酸钠；
91.s5、保持搅拌，温度保持在60℃，向反应容器中滴加a液和b液；a液和b液在2h内滴加完成，滴加完成后，加入余下的去离子水，保温在60℃反应2h；
92.s6、将反应容器内的反应物降温至常温，调整ph至中性，得到减水剂成品。
93.实施例5：
94.制备混凝土用缓释型减水剂：
95.5.1原料：
96.按重量份包括下述原料：甲基烯基聚氧乙烯醚15份；异戊烯醇聚氧乙烯醚20份；甲基丙烯酸甲酯6份；乙烯基羧酸二甲酯8份；丙烯基羧酸二甲酯8份；丙烯酸15份；甲基丙烯酸磺酸钠20份；双氧水1份；还原剂1份；次亚磷酸钠4份；氧化剂3份；链转移剂2份；醇胺类化合物3份；去离子水120份。
97.所述链转移剂为巯基丙酸；
98.所述醇胺类化合物为三乙醇胺；
99.所述氧化剂为过硫酸铵或者过硫酸钾；
100.所述还原剂为维生素c。
101.5.2制备方法
102.包括下述步骤：
103.s1、按配比准备原料；
104.s2、将还原剂、链转移剂、丙烯酸溶于去离子水中，配制成a液；将氧化剂、双氧水溶于去离子水中，配制成b液；
105.s3、将部分去离子水加入反应容器内，加入甲基烯基聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚，开启搅拌并升温至40℃；
106.s4、保持搅拌，温度保持在40℃，向反应容器中顺次加入甲基丙烯酸甲酯、乙烯基羧酸二甲酯、丙烯基羧酸二甲酯、醇胺类化合物、甲基丙烯酸磺酸钠、次亚磷酸钠；
107.s5、保持搅拌，温度保持在40℃，向反应容器中滴加a液和b液；a液和b液在3h内滴加完成，滴加完成后，加入余下的去离子水，保温在40℃反应2h；
108.s6、将反应容器内的反应物降温至常温，调整ph至中性，得到减水剂成品。
109.对比例1：
110.制备混凝土用缓释型减水剂：
111.1.1原料：
112.按重量份包括下述原料：甲基烯基聚氧乙烯醚10份；异戊烯醇聚氧乙烯醚25份；甲基丙烯酸甲酯5份；乙烯基羧酸二甲酯9份；丙烯基羧酸二甲酯7份；丙烯酸10份；甲基丙烯酸磺酸钠25份；双氧水1份；还原剂1份；次亚磷酸钠4份；氧化剂3份；链转移剂2份；醇胺类化合物3份；去离子水120份。
113.所述链转移剂为巯基丙酸；
114.所述醇胺类化合物为三乙醇胺；
115.所述氧化剂为过硫酸铵或者过硫酸钾；
116.所述还原剂为维生素c。
117.1.2制备方法
118.包括下述步骤：
119.s1、按配比准备原料；
120.s2、将还原剂、链转移剂、丙烯酸溶于去离子水中，配制成a液；将氧化剂、双氧水溶于去离子水中，配制成b液；
121.s3、将部分去离子水加入反应容器内，加入异戊烯醇聚氧乙烯醚，开启搅拌并升温至40℃；
122.s4、保持搅拌，温度保持在40℃，向反应容器中顺次加入甲基丙烯酸甲酯、乙烯基羧酸二甲酯、丙烯基羧酸二甲酯、醇胺类化合物、次亚磷酸钠；
123.s5、保持搅拌，温度保持在40℃，向反应容器中滴加a液和b液；a液和b液在3h内滴加完成，滴加完成后，加入余下的去离子水，保温在40℃反应2h；
124.s6、将反应容器内的反应物降温至常温，调整ph至中性，得到减水剂成品。
125.二、检测
126.1、将实施例1-5中得到的减水剂应用到混凝土中，检测坍落度的保持能力。
127.(1)实验方法：将实施例1-5中得到的减水剂应用到c30混凝土中,混凝土配合重量比为水泥:煤灰:矿粉:砂:石:水＝200:80:50:800:1050:160。将实施例1-5中得到的减水剂同市售初始流动性好但坍落度大的减水剂复配使用，在相同的混凝土配方和掺量下进行混凝土实验,减水剂掺量为混凝土质量的2.0％。按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准gb/t50080-2016》测试各混凝土坍落度/扩展度的经时损失。
128.(2)实验结果如下表1所示：
129.表1c30混凝土坍落度/扩展度的经时损失
[0130][0131]
由表1可知，对比例没有使用本发明中原材料比例的减水剂，混凝土的坍落度的保持能力较差，而使用本发明中的混凝土用缓释型减水剂应用与混凝土中时，混凝土的坍落度的保持能力可达到3～5h，让混凝土后期的保坍性能变得可控，可尽量避免混凝土容易出现泌水、离析等现象，可以实现混凝土的远距离输送和泵送。