專利名稱：一種與水泥適應性強、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其合成方法
技術領域：
本發明屬建筑材料技術領域，具有涉及一種與水泥適應性強、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其合成方法。
背景技術：
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展起來的第三代高性能減水劑，是目前應用前景最好、綜合性能最優的一種高性能減水齊U。其具有摻量低、減水率高、坍落度經時損失小、產品性能穩定等一系列優點。聚羧酸系減水劑的廣泛應用極大地提高了工程的施工進度以及混凝土的強度和耐久性，并進一步推動了混凝土工藝和應用技術的發展。然而，由于我國水泥品種繁多、成分復雜且性能變化大，造成了該類減水劑在使用過程中經常會出現與水泥不相適應的問題，具體表現在坍落 度損失過快、泌水離析現象嚴重、混凝土凝結時間異常等。為此，我們急需合成一種與水泥適應性強、保坍性好的聚羧酸系減水劑以解決上述問題。傳統概念上，合成聚羧酸系減水劑時，都會要求減水劑的相對分子質量分布盡可能窄，以便達到較高的減水效果。然而實際應用發現，由于減水劑分子鏈段過于規整，所合成的聚羧酸系減水劑只對某一狹小粒徑范圍內的顆粒具有較好的吸附性及分散性，而對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性不良問題的產生。故此，合成一種相對分子質量分布較寬、分子側鏈間距寬窄無序的聚羧酸系減水劑可有效解決該問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種與水泥適應性強、保坍性好、合成工藝簡單、產品性能優異且穩定的聚羧酸系減水劑及其合成方法。本發明提出的與水泥適應性強、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。本發明提出的與水泥適應性強、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)向反應釜內加入步驟(3)所得的APEG水溶液，通入保護氣體氮氣，插上冷凝管，升溫至50-90°C;隨后，同時滴加步驟(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間為1-3小時，過硫酸銨水溶液的滴加時間為I. 5-3. 5小時，待過硫酸銨水溶液滴加完畢后，恒溫反應2-6小時； (5)待反應物冷卻后，用氫氧化鈉溶液中和并混合均勻，即得所需產物。本發明中，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，由于其相對分子質量的不同，使得其聚合活性也不盡相同。通過自由基聚合反應制得的產物，其相對分子質量分布、梳狀分子的支鏈長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不同粒徑的水泥顆粒，產生良好的吸附性和分散性，進而表現出與水泥間的良好適應性。這里，短側鏈的聚羧酸系減水劑提供了較好的初始流動度，而長側鏈的聚羧酸系減水劑具有較好的流動度保持性，兩者協同作用，保證了混凝土施工進程的順利進行。本發明的合成產物為淡黃色透明液體，濃度為20%_60%。當在凈漿中減水劑摻量為水泥質量的O. 20%-0. 60%,砂漿中減水劑摻量為水泥質量的O. 40%-1. 20%,混凝土中減水劑摻量為水泥質量的O. 50%-2. 50%時，能使其具有較高的減水率及流動度保持性。同時，該減水劑對于多種水泥均有良好的適應性，能滿足較高的施工要求，并在一定程度上提高混凝土的強度。本發明制備的與水泥適應性強、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，選用丙烯酸作為聚合反應中的不飽和羧酸，以過硫酸銨為引發劑，通過自由基聚合反應制得。該產品制備工藝簡單，性能優異且穩定，具有良好的市場應用前景。本發明可供外加劑生產廠生產，并廣泛應用于不同地區的鐵路、橋梁、大壩等重大工程及各種普通工程。在工程的實際應用中，可通過調節摻量或復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。
具體實施例方式下面通過實施例進一步說明本發明。實施例1，一種與水泥適應性強、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其合成方法，以三種相對分子質量的APEG、丙烯酸、過硫酸銨、水等為主要合成原料。其各自的質量比分別為相對分子質量為1200的APEG取12. 06、相對分子質量為2250的APEG取100、相對分子質量為3200的APEG取27. 00、丙烯酸取32. 28、過硫酸銨取3. 43、水取437。采用如下步驟進行合成按上述質量比稱取原料；將丙烯酸、過硫酸銨及三種相對分子質量的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；向反應釜內加入上述所得的APEG水溶液，通入保護氣體氮氣，插冷凝管，升溫至80°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間為I小時，過硫酸銨水溶液滴加時間為I. 5小時；待過硫酸銨水溶液滴加完畢后,恒溫反應4小時；反應物冷卻后，用氫氧化鈉溶液中和，混合均勻，即得所需產物(記為AA-APEG_1 )。所得產物的分散性能按照GB/T 8077-2000《混凝土外加劑勻質性試驗方法》測定。為了測試產品的適應性，采用蕪湖海螺、江南小野田及上海金山三個不同廠家生產的P · II 42. 5硅酸鹽水泥進行了水泥凈漿流動度的試驗 ，試驗所得結果見表I。其中，產品的摻量(折固)為水泥質量的O. 20%。實施例2，一種與水泥適應性強、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其合成方法，以三種相對分子質量的APEG、丙烯酸、過硫酸銨、水等為主要合成原料。其各自的質量比分別為相對分子質量為1200的APEG取24. 12、相對分子質量為2250的APEG取100、相對分子質量為3200的APEG取13. 44、丙烯酸取33. 12、過硫酸銨取3. 40、水取435。采用如下步驟進行合成按上述質量比稱取原料；將丙烯酸、過硫酸銨及三種相對分子質量的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；向反應釜內加入上述所得的APEG水溶液，通入保護氣體氮氣，插冷凝管，升溫至80°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間為I小時，過硫酸銨水溶液滴加時間為I. 5小時；待過硫酸銨水溶液滴加完畢后,恒溫反應4小時；反應物冷卻后，用氫氧化鈉溶液中和，混合均勻，即得所需產物(記為AA-APEG_2)。所得產物的分散性能按照GB/T 8077-2000《混凝土外加劑勻質性試驗方法》測定。為了測試產品的適應性，采用蕪湖海螺、江南小野田及上海金山三個不同廠家生產的P· II 42. 5硅酸鹽水泥進行了水泥凈漿流動度的試驗，試驗所得結果見表I。其中，產品的摻量(折固)為水泥質量的O. 20%。實施例3，一種與水泥適應性強、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其合成方法，以三種相對分子質量的APEG、丙烯酸、過硫酸銨、水等為主要合成原料。其各自的質量比分別為相對分子質量為1200的APEG取18. 03、相對分子質量為2250的APEG取100、相對分子質量為3200的APEG取21. 02、丙烯酸取32. 44、過硫酸銨取3. 43、水取437。采用如下步驟進行合成按上述質量比稱取原料；將丙烯酸、過硫酸銨及三種相對分子質量的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；向反應釜內加入上述所得的APEG水溶液，通入保護氣體氮氣，插冷凝管，升溫至80°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間為I小時，過硫酸銨水溶液滴加時間為I. 5小時；待過硫酸銨水溶液滴加完畢后,恒溫反應4小時；反應物冷卻后，用氫氧化鈉溶液中和，混合均勻，即得所需產物(記為AA-APEG_3)。所得產物的分散性能按照GB/T 8077-2000《混凝土外加劑勻質性試驗方法》測定。為了測試產品的適應性，采用蕪湖海螺、江南小野田及上海金山三個不同廠家生產的P · II 42. 5硅酸鹽水泥進行了水泥凈漿流動度的試驗，試驗所得結果見表I。其中，產品的摻量(折固)為水泥質量的O. 20%。表I實施例性能測試結果
權利要求
1.一種與水泥適應性強、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。
2.一種如權利要求I所述的與水泥適應性強、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)向反應釜內加入步驟(3)所得的APEG水溶液，通入保護氣體氮氣，插上冷凝管，升溫至50-90°C;同時滴加步驟(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間為1-3小時，過硫酸銨水溶液的滴加時間為I. 5-3. 5小時，待過硫酸銨水溶液滴加完畢后，恒溫反應2-6小時； (5)待反應物冷卻后，用氫氧化鈉溶液中和并混合均勻，即得所需產物。
全文摘要
本發明涉及一種與水泥適應性強、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其合成方法。合成原料有相對分子質量分別為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；將上述三種相對分子質量的APEG按比例混合，加水配制成20%-60%濃度的APEG水溶液；向反應釜內加入配制好的APEG水溶液，通氮氣，插冷凝管，升溫至50-90℃后，同時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間為1-3小時，過硫酸銨水溶液滴加時間為1.5-3.5小時；滴加完畢后，恒溫2-6小時；待反應物冷卻，用氫氧化鈉溶液中和后混合均勻，即得所需產物。本發明合成工藝簡單，產品性能優異且穩定，具有良好的市場前景。
文檔編號C08F220/06GK102887664SQ20121036739
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者孫振平, 水亮亮, 楊輝 申請人:同濟大學