[發(fā)明專利]一種高效抑泥型聚羧酸減水劑及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112898456B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設計）人: 唐新德;陳曉東;張翠珍;郭童新;盧曉;龐來學;董福營
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: C08F8/32
• 分類號: C08F8/32;C08F283/06;C08F220/06;C04B24/26;C04B103/30
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

本發(fā)明公開了一種高效抗泥型聚羧酸減水劑及其制備方法，由不飽和聚醚單體與不飽和羧酸單體本體共聚，再通過與多胺類化合物的酰胺化反應制得；其中不飽和聚醚單體、不飽和羧酸單體、多胺類化合物的摩爾比為1:3～5:0.3～2.5；所述減水劑中含有的催化劑用量、引發(fā)劑用量、鏈轉移劑用量分別為不飽和聚醚單體和不飽和羧酸單體總質量的0.03～0.3％，0.5～1.5％，0.3～1.5％。實驗證實本發(fā)明的聚羧酸減水劑具有優(yōu)異的減水分散效果，在較低摻量下仍能表現(xiàn)出較好的流動性和保持能力，在混凝土原材料含泥量較高的情況下，較普通聚羧酸減水劑具有明顯優(yōu)勢。

技術領域

本發(fā)明涉及一種高效抑泥型聚羧酸減水劑及其制備方法，屬于混凝土外加劑技術領域。

背景技術

聚羧酸減水劑具有摻量低、減水率高、保坍性能好、分子結構可調性強、高性能化潛力大等優(yōu)點，成為第三代高性能混凝土減水劑。聚羧酸減水劑是一種梳形高分子聚合物，由富含羧酸基團的主鏈和聚氧化乙烯的側鏈組成，主鏈上的羧基可以定向吸附在帶正電的水泥或水泥水化物的表面，而聚氧化乙烯側鏈在溶液中伸展形成水化層以提供空間排斥力避免防止水泥團聚，從而賦予了水泥漿體良好的流動性。

骨料是混凝土的主要成分，其性質好壞將直接影響到新拌和硬化后混凝土的性能(如和易性、強度、耐久性等)。聚羧酸減水劑對混凝土骨料含泥量十分敏感，影響混凝土的坍落度及坍落度損失，骨料含泥量超過3％時，還會對強度產(chǎn)生重大影響。通常認為，聚羧酸減水劑與泥土的作用機理包括吸附作用和插層反應。泥砂層間結構能夠大量吸附減水劑分子，導致減水劑被泥砂大量吸附后用于分散水泥顆粒的部分減少，分散性變差。在砂石含泥量較高的情況下，既能改善新拌混凝土的狀態(tài)，又能滿足硬化混凝土的強度、耐久性等要求，是近年來聚羧酸減水劑研發(fā)與應有領域的一個熱門和難點。

在傳統(tǒng)聚羧酸減水劑分子結構中引入陽離子可起到抑泥作用。專利CN104119482A中公開了一種抑泥型聚羧酸減水劑，其主要設計思想是在聚羧酸結構中引入不飽和季銨鹽結構單元，通過陽離子結構單元的作用降低黏土對聚羧酸減水劑的吸附，陽離子結構單元吸附在黏土表面，聚羧酸主鏈吸附在水泥及水化產(chǎn)物表面，抗泥型聚羧酸通過橋接作用連接在黏土和水泥基材料表面而實現(xiàn)其抗泥目的。專利CN103467670公開了一種抗泥型聚羧酸系減水劑，采用自己合成的季銨鹽低聚物與TPEG和一元不飽和羧酸等自由基聚合，通過季銨鹽低聚物提供陽離子結構單元來實現(xiàn)抗泥。專利CN111892685A公開了一種抗泥型聚羧酸減水劑及其制備方法，以不飽和聚醚大單體、含葡萄糖基不飽和陽離子功能單體、丙烯酸為原料，在引發(fā)劑和鏈轉移劑存在下通過自由基共聚反應聚合而成的共聚物，該聚羧酸減水劑分子側鏈上既含有葡萄糖基又含有季銨鹽基團，比現(xiàn)有聚羧酸減水劑具有更強的吸附能力，葡萄糖結構還可與水泥溶合時水泥顆粒表面形成一層穩(wěn)定溶劑化水膜，阻止了水泥顆粒間的直接接觸，阻礙了水化的進行而提高保坍性能。專利CN105199032A提供了一種超早強聚羧酸減水劑，以活性大單體為原料合成，在進一步提高減水劑的空間位阻效應的同時，在分子中引入陽離子，從而提高減水劑的減水率、耐泥性及對水泥的適應性。專利CN104177561A公開一種具有緩釋性和耐泥性的聚羧酸減水劑的制備方法，合成一種緩慢釋放陰陽非離子的耐泥型醚酯共聚聚羧酸減水劑產(chǎn)品，產(chǎn)品分子結構中含有在水泥強堿環(huán)境下不穩(wěn)定的酯基和酰胺基團，酰胺基團水解產(chǎn)生的胺陽離子對帶有負電荷的泥土有封閉作用，達到耐泥效果。

利用對黏土抑制作用的化合物與聚羧酸減水劑復配也可以實現(xiàn)抑泥效果。專利CN108997146A公開了一種新型雙子季銨鹽抗泥劑及其制備方法及應用，此類抗泥劑的結構特點是在對二溴芐的兩端通過季銨化反應連接了兩個對稱的烷基叔胺，與聚羧酸類減水劑復配可以提高水泥抗泥性能，抗泥時間長，穩(wěn)定性好，安全環(huán)保，適用于大規(guī)模應用。CN103723941A公開了一種與聚羧酸減水劑配合使用的粘土抑制劑，為陽離子型含氮低分子量共聚物，由季銨型陽離子單體、含伯、仲或叔胺的單體與交聯(lián)型單體在水溶液中發(fā)生自由基共聚反應而制得。所述粘土抑制劑能在較高含泥量條件下，有效保證或提高聚羧酸減水劑的初始分散能力和分散保持能力，同時不影響混凝土凝結時間、含氣量和強度等其它性能。