CN109021181A - 一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明中的聚羧酸系减水剂由不饱和聚醚单体Ⅰ、不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ、不饱和羧酸类单体、不饱和羧酸烷基酯、不饱和磷酸酯类单体、链转移剂、氧化剂、还原剂和去离子水在15～30℃下，通过水溶液自由基聚合，再加碱液调节pH补水制备而成。其不仅能够满足高强混凝土减水和坍落度保持性能的要求，更能够大幅度降低混凝土粘度，明显改善高强混凝土的工作性能，解决了以往聚羧酸减水剂坍损快和粘度过大的问题。本发明中制备方法可在常温生产，无需热源，具有生产设备简单、工艺合理、操作简单、生产效率高等优点，适合工业化生产和推广。
Description
技术领域
本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种兼具降粘和保坍功能的 聚羧酸系减水剂及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展和建筑水平的提高，对混凝土质量要求也越来越 高。聚羧酸系高性能减水剂是近年来我国出现并应用的新一代建筑减水剂，其 具有减水率高、掺量低、混凝土坍落度损失小、绿色环保等一系列优异性能， 适应了高性能混凝土的发展，目前已广泛应用于房地产建筑、公路、铁路、桥 梁、水利和水电等工程领域。
随着混凝土技术的发展，混凝土逐步向高强、超高强化的方向迈进。高标 号混凝土通常通过降低水胶比来获得超高的强度和耐久性能，其在高铁、桥梁、 大坝和航空航天建筑中的应用已趋广泛。高标号混凝土虽然具有较好的力学性 能，但配制的混凝土往往存在黏度大、流速慢的问题，不利于混凝土的运输和 施工，因此对配制混凝土的外加剂提出了更高的要求。
目前，为解决高标号混凝土的粘度问题，通常采用提高混凝土减水剂的掺 量，尤其是更多采用减水率更高、保坍型更好的聚羧酸系减水剂。但普通聚羧 酸系减水剂目前还存在对施工材料和环境比较敏感、与水泥的作用比较滞后等 不足，普通聚羧酸系减水剂的掺量过大时轻则出现混凝土凝结时间过长，影响 施工进度，重则造成混凝土后期泌水严重，严重危害混凝土的工程质量。因此， 一种既能满足高强混凝土减水和坍落度保持性能要求又能在一定程度上降低高 强混凝土粘度的聚羧酸系减水剂显得尤为迫切。
为解决以上问题，国内也进行了一系列研究发明，CN105924592A公开一 种降粘型聚羧酸系减水剂及其制备方法，设计合成出A、B两类减水剂，并将其 复配而成。该方法制备A类聚羧酸减水剂的反应温度为30～65℃，B类减水剂 的温度反应温度为40～65℃，反应温度较高，生产成本较高，生产周期较长， 而且A类聚羧酸减水剂的聚醚单体TPEG分子量为600，对强度有所影响。CN 103865007 A公开了一种降粘型聚羧酸系减水剂制备方法，以无规聚氧化烯基醚 不饱和酸酯、不饱和改性聚氧乙烯醚、不饱和酸烷基酯、(甲基)丙烯酸在引发 剂和分子量调节剂作用下，通过水溶液共聚再加碱中和制备而成。该发明在羧 酸共聚物分子结构中引入和控制一定量的疏水单元和疏水基团，起到降低该减 水剂作用下水泥基材料粘性的作用，但该方法反应温度为50～70℃，反应温度 较高，生产难以控制。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种兼具降粘和保坍功能的聚羧 酸系减水剂，该减水剂可以单独使用，也能与普通高性能减水剂复配使用，本 发明在聚羧酸分子结构中引入一定量的疏水基团和缓释基团，其既能满足高强 混凝土减水和坍落度保持性能要求，又能在一定程度上降低高强混凝土的粘度。
同时，本发明还要提供兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的制备方法， 该方法无需热源，可在常温生产，具有生产设备简单、工艺合理、操作简单、 生产效率高等优点，适合工业化生产和推广。
本发明所采用的技术方案是：提供一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减 水剂，聚羧酸系减水剂由以下质量份数的原料反应制得：共聚单体350～380份， 氧化剂3.0～4.0份，还原剂0.5～1.5份，链转移剂1.5～2.0份，去离子水450～500 份；所述共聚单体包括不饱和聚醚单体Ⅰ、不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ、不饱 和羧酸类单体、不饱和羧酸烷基酯和不饱和磷酸酯类单体，其中，两种不饱和 聚醚单体总物质的量、不饱和羧酸类单体物质的量、不饱和羧酸烷基酯物质的 量和不饱和磷酸酯类单体物质的量之比为：1.0:3.0～3.5:0.2～0.5:0.5～1.0。
本发明在上述技术方案的基础上，可以做如下进一步改进：
进一步地，不饱和聚醚单体Ⅰ为异戊烯醇聚氧乙烯醚、异丁烯醇聚氧乙烯 醚中的一种或两种，其分子量为1000～1200。
进一步地，不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ为异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚， 其分子结构由环氧乙烷和环氧丙烷分子链段嵌段，分子量为4000～4500。
进一步地，不饱和羧酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸 和衣康酸中的一种或多种，多种组合时其质量配比是任意的。
进一步地，不饱和羧酸烷基酯为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙 酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯 酸丁酯中的一种或多种，多种组合时其质量配比是任意的。
进一步地，不饱和磷酸酯类单体为乙烯基磷酸二甲酯、烯丙基磷酸二甲酯 和甲基丙烯酸-2-羟乙酯磷酸酯中的一种或多种，多种组合时其质量配比是任意 的。
进一步地，链转移剂为巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇和十二烷基硫醇中 的一种或多种，多种组合时其质量配比是任意的，链转移剂的用量最好为不饱 和聚醚单体总质量(低分子量不饱和聚醚单体Ⅰ+高分子量嵌段改性不饱和聚醚 单体Ⅱ)的0.5～1.0％。
进一步地，氧化剂为双氧水、过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或 多种，多种组合时其质量配比是任意的，氧化剂的用量最好为不饱和聚醚单体 总质量的1.0～1.5％。
进一步地，还原剂为维生素C、吊白块、七水合硫酸亚铁、氯化亚铁、亚硫 酸钠、硫代硫酸钠、次亚磷酸钠、亚硫酸氢钠、连二硫酸钠和焦亚硫酸钠中的 一种或多种，它们质量配比是任意的；还原剂的用量为不饱和聚醚单体总质量 的0.2～0.5％。
本发明中兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的制备方法包括以下步 骤：
①将不饱和聚醚单体Ⅰ、不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ以及部分不饱和羧酸 类单体和去离子水加入到反应釜中，搅拌溶解均匀，配置成质量分数为50～60％ 的底料溶液；
②将还原剂、链转移剂和去离子水混合，配制成质量分数为1.0～2.5％的溶 液A；将余下的不饱和羧酸类单体、不饱和羧酸烷基酯以及不饱和磷酸酯类单 体和去离子水混合，配制成质量分数为40～55％的溶液B；
③向反应釜中加入由氧化剂和剩余去离子水混合配成的质量分数为 7.5～15％的溶液，并搅拌2～5min，得到混合底料溶液；
④反应釜内温度在15～30℃下，采用恒流泵先将溶液A滴加到步骤③制得 的混合底料溶液中，控制溶液A的滴加时间为2.5～3.0h，滴加5～10min后再开 始滴加溶液B到步骤③制得的混合底料溶液中，控制溶液B的滴加时间为 2.0～2.5h，两种溶液滴加完毕后，继续搅拌1.0～1.5h，最后用质量分数为30％的 氢氧化钠溶液调节溶液pH值至5.0～7.0，补水，搅拌均匀得到固含量为40wt％ 的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂采用低分子量的不饱和 聚醚单体和高分子量的嵌段不饱和聚醚单体进行自由基共聚，在分子结构中引 入一定的憎水基团来降低其亲水亲油平衡值(HLB值)，减少其与水生成结合水， 释放出更多的自由水。
(2)本发明的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂分子结构中引入具有缓 释功能的磷酸基团，使聚羧酸减水剂分子侧链上带有磷酸根，磷酸根具有两个 负电荷，对水泥具有更强的吸附能力，提高与水泥中的硫酸根离子的竞争吸附 能力，提高分散性，其既能满足高强混凝土减水和坍落度保持性能要求，又能 在一定程度上降低高标号混凝土的粘度。
(3)本发明用常温合成，采用水溶性氧化-还原引发体系，通过调整氧化-还原 体系中氧化剂与还原剂用量，降低了引发剂分解成自由基的活化能，从而实现 常低温条件下的自由基聚合反应。
(4)本发明制备的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，可以单独使用， 也可以与普通高性能减水剂复配使用，其在一定程度上能明显降低高强混凝土 的粘度，同时混凝土坍落度保持性能好。
(5)本发明的该制备方法生产设备简单，工艺合理、可操作性强，生产效率 高，适合工业化生产和推广。
具体实施方式
本发明为了解决高强度混凝土粘度较高的问题，提供一种兼具降粘和保坍 功能的聚羧酸系减水剂及其制备方法，本发明中的减水剂由共聚单体、氧化剂、 还原剂、链转移剂和去离子水通过聚合反应制得，其中，共聚单体包括不饱和 聚醚单体Ⅰ、不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ、不饱和羧酸类单体、不饱和羧酸烷 基酯以及不饱和磷酸酯类单体，不饱和聚醚单体Ⅰ为异戊烯醇聚氧乙烯醚和异 丁烯醇聚氧乙烯醚中的一种或者两种，其分子量为1000～1200，优选为1200； 不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ为异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，其分子结构由环 氧乙烷和环氧丙烷分子链段嵌段，其分子量为4000～4500，优选为4000；链转 移剂的用量最好为不饱和聚醚单体总质量的0.5～1.0％，氧化剂的用量最好为不 饱和聚醚单体总质量的1.0～1.5％，还原剂的用量最好为不饱和聚醚单体总质量 的0.2～0.5％。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
本实施例提供了一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，该减水剂由357.4g共聚单体、3.6g氧化剂、0.6g还原剂、1.56g链转移剂和465g去离子 水通过聚合反应制得，其中两种不饱和聚醚单体总物质的量、不饱和羧酸类单 体物质的量、不饱和羧酸烷基酯物质的量和不饱和磷酸酯类单体物质的量之比 为：1.0:3.45:0.28:0.82，链转移剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的0.52％，氧 化剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的1.2％，还原剂的用量为不饱和聚醚单体 总质量的0.2％。
上述兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的具体的制备方法如下：
①将120g分子量为1200的异丁烯醇聚氧乙烯醚、180g分子量为4000的异 戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、8.6g丙烯酸和260g去离子水加入到反应釜中， 搅拌溶解均匀；
②将0.35g维生素C、0.25g亚硫酸氢钠和1.56g巯基丙酸和125g去离子水 混合，配制成溶液A；将27.5g丙烯酸、3.5g丙烯酸甲酯和17.8g烯丙基磷酸二 甲酯和60g去离子水混合，配制成溶液B；
③向反应釜中加入由1.2g双氧水、2.4g过硫酸铵和20g去离子水组成的溶 液，并搅拌3min，得到混合底料溶液；
④反应釜内温度在20～25℃下，采用恒流泵先将溶液A滴加到步骤③制得 的混合底料溶液中，控制溶液A的滴加时间为3.0h，滴加5min后再开始滴加溶 液B到步骤③制得的混合底料溶液中，控制溶液B的滴加时间为2.5h，两种溶 液滴加完毕后，继续搅拌1.0h，最后用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节溶 液pH值至5.0～7.0，补水，搅拌均匀得到固含量为40wt％的兼具降粘和保坍功 能的聚羧酸系减水剂产品(编号为JL-PCE-1)。
实施例2
本实施例提供了一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，该减水剂由370.7g共聚单体、4.0g氧化剂、0.65g还原剂、1.56g链转移剂和465g去离子水 通过聚合反应制得，其中两种不饱和聚醚单体总物质的量、不饱和羧酸类单体 物质的量、不饱和羧酸烷基酯物质的量和不饱和磷酸酯类单体物质的量之比为： 1.0:3.2:0.31:0.52，链转移剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的0.64％，氧化剂的 用量为不饱和聚醚单体总质量的1.33％，还原剂的用量为不饱和聚醚单体总质量 的0.22％。
上述兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的具体的制备方法如下：
①将180g分子量为1200的异戊烯醇聚氧乙烯醚、120g分子量为4000的 异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、8g马来酸酐和255g去离子水加入到反应釜中， 搅拌溶解均匀；
②将0.45g维生素C、0.2g次亚磷酸钠、1.92g巯基乙酸和130g去离子水 混合，配制成溶液A；将35.6g丙烯酸、5.6g甲基丙烯酸甲酯和21.5g甲基丙烯 酸-2-羟乙酯磷酸酯和55g去离子水混合，配制成溶液B；
③向反应釜中加入由2.4g双氧水、1.6g过硫酸钾和25g去离子水组成的溶 液，并搅拌2min，得到混合底料溶液；
④反应釜内温度在20～25℃下，采用恒流泵先将溶液A滴加到步骤③制得 的混合底料溶液中，控制溶液A的滴加时间为3.0h，滴加8min后再开始滴加溶 液B到步骤③制得的混合底料溶液中，控制溶液B的滴加时间为2.5h，两种溶 液滴加完毕后，继续搅拌1.0h，最后用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节溶 液pH值至5.0～7.0，补水，搅拌均匀得到固含量为40wt％的兼具降粘和保坍功 能的聚羧酸系减水剂产品(编号为JL-PCE-2)。
实施例3
本实施例提供了一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，该减水剂由368.5g共聚单体、4.2g氧化剂、1.21g还原剂、1.6g链转移剂和470g去离子 水通过聚合反应制得，其中两种不饱和聚醚单体总物质的量、不饱和羧酸类单 体物质的量、不饱和羧酸烷基酯物质的量和不饱和磷酸酯类单体物质的量之比 为：1.0:3.22:0.27:0.58，链转移剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的0.53％，氧 化剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的1.4％，还原剂的用量为不饱和聚醚单体 总质量的0.4％。
上述兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的具体的制备方法如下：
①将200g分子量为1200的异丁烯醇聚氧乙烯醚、100g分子量为4000的 异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、9.6g富马酸和240g去离子水加入到反应釜中， 搅拌溶解均匀；
②将1.2g吊白块、0.01g七水合硫酸亚铁、0.4g巯基乙酸、1.2g巯基丙酸 和135g去离子水混合，配制成溶液A；将38.5g丙烯酸、5.2g丙烯酸乙酯和15.2 g乙烯基磷酸二甲酯和60g去离子水混合，配制成溶液B；
③向反应釜中加入由2.4g双氧水、1.8g过硫酸钠和25g去离子水组成的溶 液，并搅拌4min，得到混合底料溶液；
④反应釜内温度在15～25℃下，采用恒流泵先将溶液A滴加到步骤③制得 的混合底料溶液中，控制溶液A的滴加时间为2.5h，滴加6min后再开始滴加溶 液B到步骤③制得的混合底料溶液中，控制溶液B的滴加时间为2.0h，两种溶 液滴加完毕后，继续搅拌1.5h，最后用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节溶 液pH值至5.0～7.0，补水，搅拌均匀得到固含量为40wt％的兼具降粘和保坍功 能的聚羧酸系减水剂产品(编号为JL-PCE-3)。
实施例4
本实施例提供了一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，该减水剂由360.9g共聚单体、4.2g氧化剂、0.88g还原剂、1.58g链转移剂和470g去离子 水通过聚合反应制得，其中两种不饱和聚醚单体总物质的量、不饱和羧酸类单 体物质的量、不饱和羧酸烷基酯物质的量和不饱和磷酸酯类单体物质的量之比 为：1.0:3.23:0.28:0.61，链转移剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的0.53％，氧 化剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的1.4％，还原剂的用量为不饱和聚醚单体 总质量的0.29％。
上述兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的具体的制备方法如下：
①将100g分子量为1200的异戊烯醇聚氧乙烯醚、200g分子量为4000的 异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、7.5g马来酸酐和250g去离子水加入到反应釜 中，搅拌溶解均匀；
②将0.32g维生素C、0.56g亚硫酸钠、1.58g巯基丙酸和125g去离子水 混合，配制成溶液A；将30.5g甲基丙烯酸、4.3g丙烯酸丙酯、18.6g甲基丙烯 酸-2-羟乙酯磷酸酯和65g去离子水混合，配制成溶液B；
③向反应釜中加入由1.8g双氧水、2.4g过硫酸钾和30g去离子水组成的溶 液，并搅拌4min，得到混合底料溶液；
④反应釜内温度在20～30℃下，采用恒流泵先将溶液A滴加到步骤③制得 的混合底料溶液中，控制溶液A的滴加时间为2.5h，滴加6min后再开始滴加溶 液B到步骤③制得的混合底料溶液中，控制溶液B的滴加时间为2.0h，两种溶 液滴加完毕后，继续搅拌1.5h，最后用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节溶 液pH值至5.0～7.0，补水，搅拌均匀得到固含量为40wt％的兼具降粘和保坍功 能的聚羧酸系减水剂产品(编号为JL-PCE-4)。
实施例5
本实施例提供了一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，该减水剂由359.7g共聚单体、4.2g氧化剂、1.21g还原剂、2.0g链转移剂和480g去离子水 通过聚合反应制得，其中两种不饱和聚醚单体总物质的量、不饱和羧酸类单体 物质的量、不饱和羧酸烷基酯物质的量和不饱和磷酸酯类单体物质的量之比为： 1.0:3.0:0.2:0.6，链转移剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的0.67％，氧化剂的用 量为不饱和聚醚单体总质量的1.4％，还原剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的 0.4％。
上述兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的具体的制备方法如下：
①将120g分子量为1200的异戊烯醇聚氧乙烯醚、180g分子量为4000的 异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、10.2g衣康酸和260g去离子水加入到反应釜中， 搅拌溶解均匀；
②将0.8g吊白块、0.4g焦亚硫酸钠、0.01g七水合硫酸亚铁、2.0g巯基乙 醇和130g去离子水混合，配制成溶液A；将28.8g丙烯酸、4.8g丙烯酸丁酯、 15.9g烯丙基磷酸二甲酯和65g去离子水混合，配制成溶液B；
③向反应釜中加入由4.2g过硫酸铵和25g去离子水组成的溶液，并搅拌 5min，得到混合底料溶液；
④反应釜内温度在15～25℃下，采用恒流泵先将溶液A滴加到步骤③制得 的混合底料溶液中，控制溶液A的滴加时间为3.0h，滴加5min后再开始滴加溶 液B到步骤③制得的混合底料溶液中，控制溶液B的滴加时间为2.5h，两种溶 液滴加完毕后，继续搅拌1.0h，最后用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节溶 液pH值至5.0～7.0，补水，搅拌均匀得到固含量为40wt％的兼具降粘和保坍功 能的聚羧酸系减水剂产品(编号为JL-PCE-5)。
实施例6
本实施例提供了一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，该减水剂由362.5g共聚单体、3.6g氧化剂、0.75g还原剂、1.86g链转移剂和465g去离子 水通过聚合反应制得，其中两种不饱和聚醚单体总物质的量、不饱和羧酸类单 体物质的量、不饱和羧酸烷基酯物质的量和不饱和磷酸酯类单体物质的量之比 为：1.0:3.3:0.22:0.62，链转移剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的0.62％，氧化 剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的1.2％，还原剂的用量为不饱和聚醚单体总 质量的0.25％。
上述兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的具体的制备方法如下：
①将180g分子量为1200的异丁烯醇聚氧乙烯醚、120g分子量为4000的 异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、7.6g丙烯酸和250g去离子水加入到反应釜中， 搅拌溶解均匀；
②将0.55g维生素C、0.2g硫代硫酸钠、1.86g巯基乙酸和125g去离子水 混合，配制成溶液A；将35.2g丙烯酸、4.5g甲基丙烯酸乙酯、15.2g乙烯基 磷酸二甲酯和60g去离子水混合，配制成溶液B；
③向反应釜中加入由3.6g过硫酸铵和30g去离子水组成的溶液，并搅拌 4min，得到混合底料溶液；
④反应釜内温度在15～25℃下，采用恒流泵先将溶液A滴加到步骤③制得 的混合底料溶液中，控制溶液A的滴加时间为2.5h，滴加6min后再开始滴加溶 液B到步骤③制得的混合底料溶液中，控制溶液B的滴加时间为2.0h，两种溶 液滴加完毕后，继续搅拌1.5h，最后用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节溶 液pH值至5.0～7.0，补水，搅拌均匀得到固含量为40wt％的兼具降粘和保坍功 能的聚羧酸系减水剂产品(编号为JL-PCE-6)。
实施例7
本实施例提供了一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，该减水剂由379.8g共聚单体、4.5g氧化剂、0.8g还原剂、2.1g链转移剂和465g去离子水 通过聚合反应制得，其中两种不饱和聚醚单体总物质的量、不饱和羧酸类单体 物质的量、不饱和羧酸烷基酯物质的量和不饱和磷酸酯类单体物质的量之比为： 1.0:3.11:0.21:0.6，链转移剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的0.7％，氧化剂的 用量为不饱和聚醚单体总质量的1.5％，还原剂的用量为不饱和聚醚单体总质量 的0.27％。
上述兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的具体的制备方法如下：
①将220g分子量为1200的异丁烯醇聚氧乙烯醚、80g分子量为4000的异 戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、11.8g丙烯酸和250g去离子水加入到反应釜中， 搅拌溶解均匀；
②将0.56g维生素C、0.24g连二亚硫酸钠、2.1g十二烷基硫醇和125g去 离子水混合，配制成溶液A；将42g丙烯酸、6.5g丙烯酸丁酯、19.5g乙烯基 磷酸二甲酯和60g去离子水混合，配制成溶液B；
③向反应釜中加入由2.4g双氧水、2.1g过硫酸铵和25g去离子水组成的溶 液，并搅拌3min，得到混合底料溶液；
④反应釜内温度在20～25℃下，采用恒流泵先将溶液A滴加到步骤③制得 的混合底料溶液中，控制溶液A的滴加时间为3.0h，滴加7min后再开始滴加溶 液B到步骤③制得的混合底料溶液中，控制溶液B的滴加时间为2.5h，两种溶 液滴加完毕后，继续搅拌1.0h，最后用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节溶 液pH值至5.0～7.0，补水，搅拌均匀得到固含量为40wt％的兼具降粘和保坍功 能的聚羧酸系减水剂产品(编号为JL-PCE-7)。
实施例8
本实施例提供了一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，该减水剂由355.8g共聚单体、3.6g氧化剂、0.66g还原剂、1.56g链转移剂和460g去离子 水通过聚合反应制得，其中两种不饱和聚醚单体总物质的量、不饱和羧酸类单 体物质的量、不饱和羧酸烷基酯物质的量和不饱和磷酸酯类单体物质的量之比 为：1.0:3.25:0.22:0.61，链转移剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的0.52％，氧 化剂的用量为不饱和聚醚单体总质量的1.2％，还原剂的用量为不饱和聚醚单体 总质量的0.22％。
上述兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的具体的制备方法如下：
①将80g分子量为1000的异丁烯醇聚氧乙烯醚、220g分子量为4000的异 戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、7.2g甲基丙烯酸和250g去离子水加入到反应釜 中，搅拌溶解均匀；
②将0.36g维生素C、0.28g次亚磷酸钠、1.56g巯基丙酸和125g去离子 水混合，配制成溶液A；将25.6g丙烯酸、4.2g甲基丙烯酸丁酯、18.8g甲基丙 烯酸-2-羟乙酯磷酸酯和60g去离子水混合，配制成溶液B；
③向反应釜中加入由3.6g过硫酸铵和25g去离子水组成的溶液，并搅拌5 min，得到混合底料溶液；
④反应釜内温度在20～25℃下，采用恒流泵先将溶液A滴加到步骤③制得 的混合底料溶液中，控制溶液A的滴加时间为3.0h，滴加5min后再开始滴加溶 液B到步骤③制得的混合底料溶液中，控制溶液B的滴加时间为2.5h，两种溶 液滴加完毕后，继续搅拌1.0h，最后用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节溶 液pH值至5.0～7.0，补水，搅拌均匀得到固含量为40wt％的兼具降粘和保坍功 能的聚羧酸系减水剂产品(编号为JL-PCE-8)。
试验例
本发明中的减水剂，可单独作为减水剂使用，也可以与普通高性能减水剂 复配使用。本发明单独作为减水剂使用时，与常规的聚羧酸减水剂的使用方法 相同，即将其加入到混凝土中，其掺量为胶凝材料的0.10％～0.30％(折固百分 比掺量)。本发明与普通减水剂复配使用时，可将其与普通高性能减水剂按一定 比例复配，复配后的减水剂与常规的聚羧酸减水剂的使用方法相同，即将复配 后的减水剂加入到混凝土中，其掺量为胶凝材料的0.10％～0.30％(折固百分比 掺量)。
下面对本发明制得的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂进行如下实验：
(1)水泥砂浆流动度测试
①水泥砂浆的初始流动性和经时流动性参照GB 50119-2013《混凝土外加剂 应用技术规范》进行测试，砂浆的配合比见表1，固定水胶比为0.4，水泥砂浆的 初始流动度控制在200～250mm。测试水泥砂浆初始、1h、2h的流动度性能，V 漏斗试验参照CECS203:2006《自密实混凝土应用技术规程》中方法测试砂浆通 过漏斗流空时间。
表1砂浆配合比
②评价实施例1～8中合成的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的性能， 选用四川同舟化工科技有限公司生产的聚羧酸系列TZ-GC普通减水型高性能减 水剂，将其与实施例1～8中合成的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂、市 售降粘型聚羧酸减水剂JL-PCE-A(含固量均为40％)作为对比样品和复配样品， 单独使用和复配使用时减水剂掺量均为0.12％(折固百分比掺量)。试验结果见 下表2和表3。
表2单独使用时砂浆流动度变化及流空时间
表3复配使用时砂浆流动度变化及流空时间
(2)混凝土应用性能及力学性能测试
混凝土应用性能试验参照GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验 方法标准》进行，混凝土配合比见表4，选用四川同舟化工科技有限公司生产的 聚羧酸系列TZ-GC普通高性能减水剂母液与实施例1～8中合成的兼具降粘和保 坍功能的聚羧酸系减水剂、市售降粘型聚羧酸减水剂JL-PCE-A(含固量均为 40％)在相同条件下进行对比试验，按质量比7:3复配使用，减水剂掺量为0.20％ (折固百分比掺量)，混凝土的初始流动度控制在550～590mm。按照JGJ 281— 2012《高强混凝土应用技术规程》进行混凝土拌合物性能测试，采用测量倒坍 落度桶混凝土拌合物的排空时间来评价产品配制混凝土粘度情况(排空时间越 短，混凝土粘度越小，降粘效果越显著)。
分别记录测试混凝土拌合物的初始0h、1h、2h的坍落度和扩展度，单位为 mm，同时记录混凝土的状态。混凝土力学性能根据GB/T50081-2002《普通混凝 土力学性能试验方法》测试，测试试件尺寸为150mm×150mm×150mm立方体 混凝土的3d、7d、28d抗压强度，试验结果见表5。
表4 C60混凝土实验配合比(kg/m3)
表5混凝土工作性能测试
从表5混凝土测试结果看来，本发明实施例1～8中合成的兼具降粘和保坍 功能的聚羧酸系减水剂与普通高性能减水剂复配使用，其既能满足高强混凝土 减水和坍落度保持性能要求，又能在一定程度上降低高强混凝土的粘度。
虽然结合实施例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作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于，所述聚羧酸系减水剂由以下质量份数的原料反应制得：共聚单体350～380份，氧化剂3.0～4.0份，还原剂0.5～1.5份，链转移剂1.5～2.0份，去离子水450～500份；所述共聚单体包括不饱和聚醚单体Ⅰ、不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ、不饱和羧酸类单体、不饱和羧酸烷基酯和不饱和磷酸酯类单体，其中，两种不饱和聚醚单体总物质的量、不饱和羧酸类单体物质的量、不饱和羧酸烷基酯物质的量和不饱和磷酸酯类单体物质的量之比为：1.0:3.0～3.5:0.2～0.5:0.5～1.0。
2.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述不饱和聚醚单体Ⅰ为异戊烯醇聚氧乙烯醚、异丁烯醇聚氧乙烯醚中的一种或两种，其分子量为1000～1200。
3.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ为异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，其分子结构由环氧乙烷和环氧丙烷分子链段嵌段，分子量为4000～4500。
4.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述不饱和羧酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸和衣康酸中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述不饱和羧酸烷基酯为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述不饱和磷酸酯类单体为乙烯基磷酸二甲酯、烯丙基磷酸二甲酯和甲基丙烯酸-2-羟乙酯磷酸酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述链转移剂为巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇和十二烷基硫醇中的一种或多种，其用量为不饱和聚醚单体总质量的0.5～1.0％。
8.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述氧化剂为双氧水、过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种，其用量为不饱和聚醚单体总质量的1.0～1.5％。
9.根据权利要求1所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述还原剂为维生素C、吊白块、七水合硫酸亚铁、氯化亚铁、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、次亚磷酸钠、亚硫酸氢钠、连二硫酸钠和焦亚硫酸钠中的一种或多种，其用量为不饱和聚醚单体总质量的0.2～0.5％。
10.如权利要求1～9任一项所述的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①将不饱和聚醚单体Ⅰ、不饱和嵌段改性聚醚单体Ⅱ以及部分不饱和羧酸类单体和去离子水加入到反应釜中，搅拌溶解均匀，配置成质量分数为50～60％的底料溶液；
②将还原剂、链转移剂和去离子水混合，配制成质量分数为1.0～2.5％的溶液A；将余下的不饱和羧酸类单体、不饱和羧酸烷基酯以及不饱和磷酸酯类单体和去离子水混合，配制成质量分数为40～55％的溶液B；
③向反应釜中加入由氧化剂和剩余去离子水混合配成的质量分数为7.5～15％的溶液，并搅拌2～5min，得到混合底料溶液；
④反应釜内温度在15～30℃下，采用恒流泵先将溶液A滴加到步骤③制得的混合底料溶液中，控制溶液A的滴加时间为2.5～3.0h，滴加5～10min后再开始滴加溶液B到步骤③制得的混合底料溶液中，控制溶液B的滴加时间为2.0～2.5h，两种溶液滴加完毕后，继续搅拌1.0～1.5h，最后用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节溶液pH值至5.0～7.0，补水，搅拌均匀得到固含量为40wt％的兼具降粘和保坍功能的聚羧酸系减水剂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181218 |