一種保坍型密胺減水劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種保坍型密胺減水劑及其制備方法，其由以下質量份的原料通過羥甲基化、磺化、縮合、重整步驟制備得到：甲醛水溶液25～35份；三聚氰胺13～18份；磺化劑10～20份；緩凝劑2～4份；醚化劑2～4份。本發明公開的密胺減水劑高效高減水、保坍性優異，適合用于配制高性能混凝土或商品混凝土，其性能達到或超過GB8076及GB8077標準要求。
【專利說明】一種保坍型密胺減水劑及其制備方法【技術領域】
[0001]本發明涉及一種減水劑及其制備方法，具體涉及一種保坍型密胺減水劑及其制備方法，屬于建筑材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]混凝土外加劑是混凝土不可缺少的重要組成部分，其中的減水劑特別是高效減水劑(萘系減水劑、密胺類減水劑、多環芳烴類減水劑等)可以大幅度提高混凝土的抗壓強度、抗折強度、耐久性等。隨著建筑業的飛速發展，商品混凝土應運而生，這種混凝土集中攪拌，遠距離運輸到建筑工地澆筑，效率高，性能有保障，其次節約能源，環境友好，國家為此編訂了《混凝土泵送施工技術規程》標準，引導商品混凝土的健康發展。
[0003]商品混凝土與普通混凝土相比，要求保坍性要好，所謂保坍性是指混凝土在施工過程中，保證一定時間內混凝土的坍落度保持在一定范圍內，而不發生減小的性質。以往工地現場攪拌的混凝土，現攪現用，基本不用考慮混凝土流動性能上的損失。商品混凝土由于遠距離運輸，水泥一直處于水化增稠中，如若處理不當，至工地的混凝土流動性變得十分差，無法自流動自密實，混凝土強度大幅下降，導致這種現象的主要因素為混凝土所用減水劑保坍性不好。
[0004]以往普通混凝土強調的是強度，人們注重的是減水劑的減水率，而忽視了減水劑的保坍性，導致已有減水劑不能很好地適用于現有商品混凝土。為此，人們大力研發新一代綜合性能優良的混凝土減水劑。
[0005]密胺減水劑減水率高，為無色液體，在混凝土、石膏、耐火材料中都有大量應用。但是由于現有的密胺減水劑在合成中用大量的強堿(如氫氧化鉀或氫氧化鈉)調節PH值，這些堿生成的鹽是混凝土的早強劑，導致了密胺減水劑保坍性弱；并且現有減水劑中不含強烈緩凝基團，導致其緩凝性弱，對混凝土長途運輸不利。
【發明內容】
[0006]本發明目的是提供一種保坍型密胺減水劑及其制備方法，該減水劑減水率高，避免了對水泥的早強速凝作用，并具有優異的保坍性。
[0007]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:
一種保坍型密胺減水劑的制備方法，其由以下質量份的原料通過以下制備方法制備得
到:
甲醛水溶液25~35份
三聚氰胺13~18份
磺化劑10~20份
緩凝劑2~4份
醚化劑2~4份
所述保坍型密胺減水劑的制備方法，包括以下步驟:(1)羥甲基化:將甲醛水溶液、三聚氰胺加入水中攪拌均勻，用乙二胺調節體系pH值至9~10,然后于80~85°C下反應30~40分鐘；
(2)官能化:將上述反應體系的溫度降低至60~65°C，然后加入磺化劑、緩凝劑，攪拌溶解，用乙二胺調節體系pH值為9~10，再于80~85°C下反應1.5~2小時；
(3)縮合:將醚化劑加入上述反應體系中，攪拌混合均勻，然后降溫至60~65°C，再用硫酸水溶液調節體系PH值至6~6.5，反應2~2.5小時；
(4)重整:將上述反應體系回流1.5~2小時，降溫至50~60°C ;然后用乙二胺調節pH值至8~9即得到所述的保坍型密胺減水劑；
其中，所述緩凝劑為2-羥基-1，2，3-丙三羧酸三鈉；所述醚化劑為聚乙二醇。
[0008]上述技術方案中，所述甲醛水溶液的質量濃度為35~40%。
[0009]上述技術方案中，所述磺化劑為焦亞硫酸鈉；所述聚乙二醇的分子量為800~1500。
[0010]上述技術方案中，所述乙二胺可以為純乙二胺，也可以配置成乙二胺水溶液后用于體系PH值的調節；所述硫酸水溶液的質量濃度沒有特別限定，一般為20%~50%，優選為30%。
[0011]本發明同時請求保護通過上述制備`法制備得到的保坍型密胺減水劑。
[0012]本發明的工作原理是:
在羥甲基化階段，甲醛、三聚氰胺發生親核加成反應生成羥甲基化產物；在官能化階段，磺化劑先水解然后與羥甲基化產物在堿性條件下反應，使羥基轉換成陰離子性的磺酸基團，緩凝劑與羥甲基化產物也在堿性條件下反應，使羥基轉換成陰離子性的羧酸基團；在縮合反應階段，在酸性加熱條件下，各種單體小分子聚合成大分子，同時聚乙二醇接枝到大分子鏈上；在重整階段，通過加熱回流，對分子鏈進行重組，以提高產品的儲存穩定性，縮合反應生成的聚合物帶有支鏈，有些支鏈分子量小，不利于產品的穩定，經過回流反應后，產品貯存穩定，放置I年以上不會變稠或沉淀。
[0013]本發明通過調整甲醛、磺化劑與三聚氰胺之間的比例，繼續保留傳統密胺類減水劑高效高減水率的優點；在加成反應時用乙二胺調節體系的pH值，避免強堿對水泥的早強速凝作用；在官能化階段加入了具有分散與強烈緩凝作用的枸櫞酸鈉(2-羥基-1，2，3-丙三羧酸三鈉)以增加保坍性；縮合階段添加聚乙二醇，使得減水劑分子鏈上接枝功能性鏈節，并利用羧酸基團、聚乙二醇本身的醚鍵緩凝水泥的水化，同時利用醚鍵的保水作用避免混凝土水分的過快揮發；以上組分使得混凝土長時間保持良好的坍落度，從而具有優異的保坍性。
[0014]由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:
1.本發明在密胺減水劑的制備過程中，用乙二胺調節體系的PH值，避免強堿對水泥的早強速凝作用；在官能化階段加入了具有分散與強烈緩凝作用的枸櫞酸鈉，增加了混凝土的緩凝性。
[0015]2.本發明公開的密胺減水劑減水率高，添加量為0.5%~1.0%時，減水率大于21% ；保坍性優異，添加量為0.75%時，Ih后混凝土的坍落度損失15~20%，遠小于普通密胺高效減水劑Ih 30~40%的坍落度損失。
[0016]3.本發明首次在密胺減水劑的縮合反應階段添加聚乙二醇，使得減水劑分子鏈上接枝功能性聚乙烯醇鏈節，使其具有保水固水作用，使得混凝土幾乎不泌水，上下層混凝土均勻；同時聚乙二醇本身的醚鍵緩凝水泥的水化，使得混凝土長時間保持良好的坍落度。
[0017]4.本發明的密胺減水劑原料組成合理、制備方便、貯存穩定，經過高溫重整，分子鏈節上的活性基團最大程度的被反應，產品貯存期達I年以上；并且使用方便，適合工業化應用。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例對本發明作進一步描述:
實施例一
一種保坍型密胺減水劑，其合成工藝為:將400kg甲醛水溶液、205kg三聚氰胺、IOOkg水加入2000升反應釜中，攪拌均勻，用乙二胺調節體系pH=9，加熱至80°C，攪拌反應40min，然后加水300kg，降溫至60°C，加入焦亞硫酸鈉160kg，枸櫞酸鈉30kg，用乙二胺調體系pH=9 ;升溫至85°C，攪拌反應2h，降溫至65°C，加入聚乙二醇(分子量1000)32kg，用硫酸水溶液調節體系pH=6.5，攪拌反應2.5h，加水100kg，升溫回流lh，降低溫度至50°C，用乙二胺調節pH=8，即得保坍性密胺高效減水劑，固含量40%左右。
[0019]實施例二
一種保坍型密胺減水劑，其合成工藝為:將400kg甲醛水溶液、195kg三聚氰胺、IOOkg水加入2000升反應釜中，攪拌均勻，用乙二胺調節體系pH=10，加熱至85°C，攪拌反應30min,然后加水320kg，降溫至65°C，加入焦亞硫酸鈉208kg，枸櫞酸鈉35kg，用乙二胺調體系PH=IO ;升溫至80°C，攪拌反應1.5h，降溫至60°C，加入聚乙二醇(分子量1200) 36kg，用硫酸水溶液調節體系pH=6，攪拌反應2h，加水100kg，升溫回流1.5h，降低溫度至60°C，用乙二胺調節pH=9，即得保坍性密胺高效減水劑，固含量40%左右。
`[0020]按照GB8076-2008《混凝土外加劑》標準測試上述產品，結果如表1。
[0021]表1保坍性密胺高效減水劑測試結果
【權利要求】
1.一種保坍型密胺減水劑的制備方法，其特征在于，由以下質量份的原料通過以下制備方法制備得到: 甲醛水溶液25~35份 三聚氰胺13~18份 磺化劑10~20份 緩凝劑2~4份 醚化劑2~4份 所述保坍型密胺減水劑的制備方法，包括以下步驟: (1)羥甲基化:將甲醛水溶液、三聚氰胺加入水中攪拌均勻，用乙二胺調節體系pH值至9~10,然后于80~85°C下反應30~40分鐘； (2)官能化:將上述反應體系的溫度降低至60~65°C，然后加入磺化劑、緩凝劑，攪拌溶解，用乙二胺調節體系pH值為9~10，再于80~85°C下反應1.5~2小時； (3)縮合:將醚化劑加入上述反應體系中，攪拌混合均勻，然后降溫至60~65°C，再用硫酸水溶液調節體系PH值至6~6.5，反應2~2.5小時； (4)重整:將上述反應體系回流1.5~2小時，降溫至50~60°C ;然后用乙二胺調節pH值至8~9即得到所述的保坍型密胺減水劑； 其中，所述緩凝劑為2-羥基-1，2，3-丙三羧酸三鈉；所述醚化劑為聚乙二醇。
2.根據權利要求1所述的保坍型密胺減水劑的制備方法，其特征在于:所述甲醛水溶液的質量濃度為35~40%。
3.根據權利要求1所述的保坍型密胺減水劑的制備方法，其特征在于:所述磺化劑為焦亞硫酸鈉。
4.根據權利要求1所述的保坍型密胺減水劑的制備方法，其特征在于:所述聚乙二醇的分子量為800~1500。
5.根據權利要求1所述的保坍型密胺減水劑的制備方法，其特征在于:所述硫酸水溶液的質量濃度為20%~50%。
6.一種根據權利要求1~5所述任意一種制備方法制備得到的保坍型密胺減水劑。
【文檔編號】C08G12/40GK103693882SQ201310632469
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2013年12月2日
【發明者】陳曉龍, 趙長才 申請人:蘇州市建筑科學研究院有限公司