專利名稱：一種與水泥適應(yīng)性強(qiáng)、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具有涉及一種與水泥適應(yīng)性強(qiáng)、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其合成方法。
背景技術(shù)：
聚羧酸系減水劑是繼木鈣為代表的普通減水劑和萘系為代表的高效減水劑之后發(fā)展起來的第三代高性能減水劑，是目前應(yīng)用前景最好、綜合性能最優(yōu)的一種高性能減水齊U。其具有摻量低、減水率高、坍落度經(jīng)時(shí)損失小、產(chǎn)品性能穩(wěn)定等一系列優(yōu)點(diǎn)。聚羧酸系減水劑的廣泛應(yīng)用極大地提高了工程的施工進(jìn)度以及混凝土的強(qiáng)度和耐久性，并進(jìn)一步推動(dòng)了混凝土工藝和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。然而，由于我國(guó)水泥品種繁多、成分復(fù)雜且性能變化大，造成了該類減水劑在使用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)與水泥不相適應(yīng)的問題，具體表現(xiàn)在坍落 度損失過快、泌水離析現(xiàn)象嚴(yán)重、混凝土凝結(jié)時(shí)間異常等。為此，我們急需合成一種與水泥適應(yīng)性強(qiáng)、保坍性好的聚羧酸系減水劑以解決上述問題。傳統(tǒng)概念上，合成聚羧酸系減水劑時(shí)，都會(huì)要求減水劑的相對(duì)分子質(zhì)量分布盡可能窄，以便達(dá)到較高的減水效果。然而實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，由于減水劑分子鏈段過于規(guī)整，所合成的聚羧酸系減水劑只對(duì)某一狹小粒徑范圍內(nèi)的顆粒具有較好的吸附性及分散性，而對(duì)于其他粒徑顆粒的吸附性及分散性較差，由此造成了減水劑與水泥適應(yīng)性不良問題的產(chǎn)生。故此，合成一種相對(duì)分子質(zhì)量分布較寬、分子側(cè)鏈間距寬窄無(wú)序的聚羧酸系減水劑可有效解決該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種與水泥適應(yīng)性強(qiáng)、保坍性好、合成工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品性能優(yōu)異且穩(wěn)定的聚羧酸系減水劑及其合成方法。本發(fā)明提出的與水泥適應(yīng)性強(qiáng)、保坍性好的聚羧酸系減水劑，其原料組成為分子量為1200的APEG、分子量為2250的APEG、分子量為3200的APEG、丙烯酸、過硫酸銨、氫氧化鈉和水，各組份的質(zhì)量比為
分子量為2250的APEG100
分子量為1200的APEG12-27
分子量為3200的APEG13-28
丙烯酸33-39
過硫酸銨I. 00-5. 00
氫氧化鈉2-10
水200-625。本發(fā)明提出的與水泥適應(yīng)性強(qiáng)、保坍性好的聚羧酸系減水劑的合成方法，具體步驟如下(1)按一定質(zhì)量比稱取分子量為1200的APEG、分子量為2250的APEG、分子量為3200的APEG、丙烯酸、過硫酸銨和水；
(2)將丙烯酸和過硫酸銨分別加水配制成濃度為20%-60%的丙烯酸水溶液和過硫酸銨水溶液；
(3)將分子量為1200的APEG、分子量為2250的APEG、分子量為3200的APEG按一定比例混合，加水配制成濃度為20%-60%的APEG水溶液；
(4)向反應(yīng)釜內(nèi)加入步驟(3)所得的APEG水溶液，通入保護(hù)氣體氮?dú)猓迳侠淠埽郎刂?0-90°C;隨后，同時(shí)滴加步驟(2)所得的丙烯酸水溶液和過硫酸銨水溶液，并控制滴加速度，使得丙烯酸水溶液的滴加時(shí)間為1-3小時(shí)，過硫酸銨水溶液的滴加時(shí)間為I. 5-3. 5小時(shí)，待過硫酸銨水溶液滴加完畢后，恒溫反應(yīng)2-6小時(shí)； (5)待反應(yīng)物冷卻后，用氫氧化鈉溶液中和并混合均勻，即得所需產(chǎn)物。本發(fā)明中，所述烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)米用分子量為1200的APEG、分子量為2250的APEG、分子量為3200的APEG作為接枝，由于其相對(duì)分子質(zhì)量的不同，使得其聚合活性也不盡相同。通過自由基聚合反應(yīng)制得的產(chǎn)物，其相對(duì)分子質(zhì)量分布、梳狀分子的支鏈長(zhǎng)度及支鏈間距等都存在著差異，而這種差異使得減水劑分子能夠較好的適應(yīng)不同粒徑的水泥顆粒，產(chǎn)生良好的吸附性和分散性，進(jìn)而表現(xiàn)出與水泥間的良好適應(yīng)性。這里，短側(cè)鏈的聚羧酸系減水劑提供了較好的初始流動(dòng)度，而長(zhǎng)側(cè)鏈的聚羧酸系減水劑具有較好的流動(dòng)度保持性，兩者協(xié)同作用，保證了混凝土施工進(jìn)程的順利進(jìn)行。本發(fā)明的合成產(chǎn)物為淡黃色透明液體，濃度為20%_60%。當(dāng)在凈漿中減水劑摻量為水泥質(zhì)量的O. 20%-0. 60%,砂漿中減水劑摻量為水泥質(zhì)量的O. 40%-1. 20%,混凝土中減水劑摻量為水泥質(zhì)量的O. 50%-2. 50%時(shí)，能使其具有較高的減水率及流動(dòng)度保持性。同時(shí)，該減水劑對(duì)于多種水泥均有良好的適應(yīng)性，能滿足較高的施工要求，并在一定程度上提高混凝土的強(qiáng)度。本發(fā)明制備的與水泥適應(yīng)性強(qiáng)、保坍性好的聚羧酸系減水劑，其主要是由分子量為1200的APEG、分子量為2250的APEG、分子量為3200的APEG作為接枝，同時(shí)，選用丙烯酸作為聚合反應(yīng)中的不飽和羧酸，以過硫酸銨為引發(fā)劑，通過自由基聚合反應(yīng)制得。該產(chǎn)品制備工藝簡(jiǎn)單，性能優(yōu)異且穩(wěn)定，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。本發(fā)明可供外加劑生產(chǎn)廠生產(chǎn)，并廣泛應(yīng)用于不同地區(qū)的鐵路、橋梁、大壩等重大工程及各種普通工程。在工程的實(shí)際應(yīng)用中，可通過調(diào)節(jié)摻量或復(fù)配其它外加劑以滿足不同的施工要求，是一種較為理想的聚羧酸系減水劑。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1，一種與水泥適應(yīng)性強(qiáng)、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其合成方法，以三種相對(duì)分子質(zhì)量的APEG、丙烯酸、過硫酸銨、水等為主要合成原料。其各自的質(zhì)量比分別為相對(duì)分子質(zhì)量為1200的APEG取12. 06、相對(duì)分子質(zhì)量為2250的APEG取100、相對(duì)分子質(zhì)量為3200的APEG取27. 00、丙烯酸取32. 28、過硫酸銨取3. 43、水取437。采用如下步驟進(jìn)行合成按上述質(zhì)量比稱取原料；將丙烯酸、過硫酸銨及三種相對(duì)分子質(zhì)量的APEG分別配制成濃度均為40%的丙烯酸水溶液、過硫酸銨水溶液及APEG水溶液；向反應(yīng)釜內(nèi)加入上述所得的APEG水溶液，通入保護(hù)氣體氮?dú)猓謇淠埽郎刂?0°C后，滴加先前所得的丙烯酸水溶液和過硫酸銨水溶液，控制滴加速度，使得丙烯酸水溶液滴加時(shí)間為I小時(shí)，過硫酸銨水溶液滴加時(shí)間為I. 5小時(shí)；待過硫酸銨水溶液滴加完畢后,恒溫反應(yīng)4小時(shí)；反應(yīng)物冷卻后，用氫氧化鈉溶液中和，混合均勻，即得所需產(chǎn)物(記為AA-APEG_1 )。所得產(chǎn)物的分散性能按照GB/T 8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》測(cè)定。為了測(cè)試產(chǎn)品的適應(yīng)性，采用蕪湖海螺、江南小野田及上海金山三個(gè)不同廠家生產(chǎn)的P · II 42. 5硅酸鹽水泥進(jìn)行了水泥凈漿流動(dòng)度的試驗(yàn) ，試驗(yàn)所得結(jié)果見表I。其中，產(chǎn)品的摻量(折固)為水泥質(zhì)量的O. 20%。實(shí)施例2，一種與水泥適應(yīng)性強(qiáng)、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其合成方法，以三種相對(duì)分子質(zhì)量的APEG、丙烯酸、過硫酸銨、水等為主要合成原料。其各自的質(zhì)量比分別為相對(duì)分子質(zhì)量為1200的APEG取24. 12、相對(duì)分子質(zhì)量為2250的APEG取100、相對(duì)分子質(zhì)量為3200的APEG取13. 44、丙烯酸取33. 12、過硫酸銨取3. 40、水取435。采用如下步驟進(jìn)行合成按上述質(zhì)量比稱取原料；將丙烯酸、過硫酸銨及三種相對(duì)分子質(zhì)量的APEG分別配制成濃度均為40%的丙烯酸水溶液、過硫酸銨水溶液及APEG水溶液；向反應(yīng)釜內(nèi)加入上述所得的APEG水溶液，通入保護(hù)氣體氮?dú)猓謇淠埽郎刂?0°C后，滴加先前所得的丙烯酸水溶液和過硫酸銨水溶液，控制滴加速度，使得丙烯酸水溶液滴加時(shí)間為I小時(shí)，過硫酸銨水溶液滴加時(shí)間為I. 5小時(shí)；待過硫酸銨水溶液滴加完畢后,恒溫反應(yīng)4小時(shí)；反應(yīng)物冷卻后，用氫氧化鈉溶液中和，混合均勻，即得所需產(chǎn)物(記為AA-APEG_2)。所得產(chǎn)物的分散性能按照GB/T 8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》測(cè)定。為了測(cè)試產(chǎn)品的適應(yīng)性，采用蕪湖海螺、江南小野田及上海金山三個(gè)不同廠家生產(chǎn)的P· II 42. 5硅酸鹽水泥進(jìn)行了水泥凈漿流動(dòng)度的試驗(yàn)，試驗(yàn)所得結(jié)果見表I。其中，產(chǎn)品的摻量(折固)為水泥質(zhì)量的O. 20%。實(shí)施例3，一種與水泥適應(yīng)性強(qiáng)、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其合成方法，以三種相對(duì)分子質(zhì)量的APEG、丙烯酸、過硫酸銨、水等為主要合成原料。其各自的質(zhì)量比分別為相對(duì)分子質(zhì)量為1200的APEG取18. 03、相對(duì)分子質(zhì)量為2250的APEG取100、相對(duì)分子質(zhì)量為3200的APEG取21. 02、丙烯酸取32. 44、過硫酸銨取3. 43、水取437。采用如下步驟進(jìn)行合成按上述質(zhì)量比稱取原料；將丙烯酸、過硫酸銨及三種相對(duì)分子質(zhì)量的APEG分別配制成濃度均為40%的丙烯酸水溶液、過硫酸銨水溶液及APEG水溶液；向反應(yīng)釜內(nèi)加入上述所得的APEG水溶液，通入保護(hù)氣體氮?dú)猓謇淠埽郎刂?0°C后，滴加先前所得的丙烯酸水溶液和過硫酸銨水溶液，控制滴加速度，使得丙烯酸水溶液滴加時(shí)間為I小時(shí)，過硫酸銨水溶液滴加時(shí)間為I. 5小時(shí)；待過硫酸銨水溶液滴加完畢后,恒溫反應(yīng)4小時(shí)；反應(yīng)物冷卻后，用氫氧化鈉溶液中和，混合均勻，即得所需產(chǎn)物(記為AA-APEG_3)。所得產(chǎn)物的分散性能按照GB/T 8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》測(cè)定。為了測(cè)試產(chǎn)品的適應(yīng)性，采用蕪湖海螺、江南小野田及上海金山三個(gè)不同廠家生產(chǎn)的P · II 42. 5硅酸鹽水泥進(jìn)行了水泥凈漿流動(dòng)度的試驗(yàn)，試驗(yàn)所得結(jié)果見表I。其中，產(chǎn)品的摻量(折固)為水泥質(zhì)量的O. 20%。表I實(shí)施例性能測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種與水泥適應(yīng)性強(qiáng)、保坍性好的聚羧酸系減水劑，其特征在于原料組成為分子量為1200的APEG、分子量為2250的APEG、分子量為3200的APEG、丙烯酸、過硫酸銨、氫氧化鈉和水，各組分的質(zhì)量比為 分子量為2250的APEG100 分子量為1200的APEG12-27 分子量為3200的APEG13-28丙烯酸33-39 過硫酸銨I. 00-5. 00氫氧化鈉2-10水200-625。
2.一種如權(quán)利要求I所述的與水泥適應(yīng)性強(qiáng)、保坍性好的聚羧酸系減水劑的合成方法，其特征在于具體步驟如下 Cl)按質(zhì)量比稱取分子量為1200的APEG、分子量為2250的APEG、分子量為3200的APEG、丙烯酸、過硫酸銨和水； (2)將丙烯酸和過硫酸銨分別加水配制成濃度為20%-60%的丙烯酸水溶液和過硫酸銨水溶液； (3)將分子量為1200的APEG、分子量為2250的APEG、分子量為3200的APEG按比例混合，加水配制成濃度為20%-60%的APEG水溶液； (4)向反應(yīng)釜內(nèi)加入步驟(3)所得的APEG水溶液，通入保護(hù)氣體氮?dú)猓迳侠淠埽郎刂?0-90°C;同時(shí)滴加步驟(2)所得的丙烯酸水溶液和過硫酸銨水溶液，并控制滴加速度，使得丙烯酸水溶液的滴加時(shí)間為1-3小時(shí)，過硫酸銨水溶液的滴加時(shí)間為I. 5-3. 5小時(shí)，待過硫酸銨水溶液滴加完畢后，恒溫反應(yīng)2-6小時(shí)； (5)待反應(yīng)物冷卻后，用氫氧化鈉溶液中和并混合均勻，即得所需產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種與水泥適應(yīng)性強(qiáng)、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其合成方法。合成原料有相對(duì)分子質(zhì)量分別為1200、2250及3200的三種烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)、丙烯酸、過硫酸銨、氫氧化鈉和水。步驟為將丙烯酸和過硫酸銨分別與水混合，配制成20%-60%濃度的丙烯酸水溶液和過硫酸銨水溶液；將上述三種相對(duì)分子質(zhì)量的APEG按比例混合，加水配制成20%-60%濃度的APEG水溶液；向反應(yīng)釜內(nèi)加入配制好的APEG水溶液，通氮?dú)猓謇淠埽郎刂?0-90℃后，同時(shí)滴加丙烯酸水溶液和過硫酸銨水溶液,使得丙烯酸水溶液滴加時(shí)間為1-3小時(shí)，過硫酸銨水溶液滴加時(shí)間為1.5-3.5小時(shí)；滴加完畢后，恒溫2-6小時(shí)；待反應(yīng)物冷卻，用氫氧化鈉溶液中和后混合均勻，即得所需產(chǎn)物。本發(fā)明合成工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品性能優(yōu)異且穩(wěn)定，具有良好的市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)C08F220/06GK102887664SQ20121036739
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者孫振平, 水亮亮, 楊輝 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)