本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種聚羧酸系混凝土減水劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
減水劑在混凝土中的使用，可顯著改善混凝土的工作性能、提高混凝土的強度和耐久性。聚羧酸系高性能減水劑是繼以木鈣為代表的普通減水劑和以萘系為代表的高效減水劑之后發(fā)展起來的新一代減水劑，具有低摻量高分散、高減水率及綠色環(huán)保等獨特優(yōu)點，是當今世界最前沿、綜合性能優(yōu)異并被廣泛應(yīng)用的一類混凝土減水劑。
近年來，基于混凝土技術(shù)的發(fā)展、市場競爭、成本控制、以及商品混凝土中膠凝材料的用量減少和品質(zhì)下降等因素的影響，單一的聚羧酸系減水劑很難滿足預(yù)拌混凝土的粘聚性和保水性要求，致使混凝土拌合料發(fā)生泌水、離析，和易性變差及坍落度損失較大。為保證混凝土正常施工、提高工作效率，則必須復(fù)配使用增稠、保坍組份，但研究和實踐均發(fā)現(xiàn)，聚羧酸系減水劑與部分常用的增稠及保坍組份間的相容性較差，增稠劑使用的效率不高，這為聚羧酸系減水劑的增稠型復(fù)配工作帶來了很大難度，使生產(chǎn)工藝變得更為復(fù)雜；此外，現(xiàn)在市場上聚羧酸系減水劑的合成工藝，主要是由聚氧化烯基醚類不飽和大單體和/或聚氧化烯基酯類不飽和大單體、不飽和羧酸和/或不飽和酸酐，不飽和羧酸衍生物和/或不飽和醚等石油基單體經(jīng)過加成聚合反應(yīng)得到的產(chǎn)物，石油資源的目趨枯竭將使得以石油基單體為原料的石化行業(yè)難以為繼。同時目前市場上所使用的減水劑存在著摻量大，減水性差，增塑效果差的缺點，無法滿足市場的要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種聚羧酸系混凝土減水劑及其制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
一種聚羧酸系混凝土減水劑，由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成：
聚羧酸系減水劑5-15％、殼聚糖纖維0.08-12.6％、聚羧酸保坍劑1-4％、納米水性粘合劑4-8％、陰離子聚丙烯酰胺3-5％、聚二甲基二烯丙基氯化銨3.7-8.3％、聚乙二醇丙烯酸酯0.004-1％、無機納米粒子1.5-3.5％、耐化學(xué)品改性劑5-10％、牡蠣殼粉3-6％、羥基羧酸鹽1-3.5％、酒石酸1-2％、葡萄糖酸1-2％、引發(fā)劑3-5％、as樹脂1-4％，余量水。
優(yōu)選地，所述聚羧酸系減水劑為丙烯酸類、甲基丙烯酸類或馬來酸酐類聚羧酸系減水母液。
優(yōu)選地，所述無機納米粒子為納米二氧化硅、納米蒙脫土中的一種或兩種的混合。
優(yōu)選地，所述引氣劑耐化學(xué)品改性劑為含有全氟烷基的丙烯酸系添加劑，分子量為1000-10000，為液體形態(tài)存在。
優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為過硫酸銨，過硫酸鉀，過硫酸鈉，偶氮二異丁腈，過氧化氫，二過碘酸合銅(iii)鉀，過氧乙酸，亞硫酸鐵，巰基乙酸，亞硫酸鈉，fenton試劑，硫化鈉，過氧化苯甲酰，硫氫化鈉，硫化鉀，硫氫化鉀，抗壞血酸，硝酸鈰銨，硫酸亞鐵銨，硫酸亞鐵，硫酸鈰銨，巰基丙酸，乙二胺，乙二胺四乙酸，n，n，n’，n’-四甲基乙二胺，十二烷基硫醇，十六烷基硫醇中的至少一種。
優(yōu)選地，所述的as樹脂的重均分子量為3-10w，an含量為20-35％。
本發(fā)明還提供了上述聚羧酸系混凝土減水劑的制備方法，包括如下步驟：
s1、按權(quán)利要求1-6任一項所述的配方量取各原料；
s2、將量取的殼聚糖纖維、納米水性粘合劑、陰離子聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚乙二醇丙烯酸酯、耐化學(xué)品改性劑、牡蠣殼粉、羥基羧酸鹽、酒石酸、葡萄糖酸、as樹脂置于雙螺桿擠出機中，控制螺桿轉(zhuǎn)速為180-600rpm，將液態(tài)二氧化碳充入輸送泵，加熱該二氧化碳至臨界溫度(31℃)或者更高溫度以便將其轉(zhuǎn)化為超臨界二氧化碳，然后將超臨界二氧化碳在擠出機三-四區(qū)和五-八區(qū)分別注入，經(jīng)過熔融擠出，得混合物；
s3、將所得的混合物和無機納米粒子通過超聲波振蕩設(shè)備分散于所量取的水中，得混合液；
s4、在所得的混合液中加入所稱取的引發(fā)劑在0-80℃的溫度下引發(fā)聚合，即得。
優(yōu)選地，所述超臨界二氧化碳流速為1ml/min-50ml/min。
優(yōu)選地，雙螺桿擠出機的螺桿組合中引入拉伸流元件。
優(yōu)選地，所述雙螺桿擠出機包括10個溫控區(qū)，溫控1-2區(qū)的溫度為100-150℃，溫控3-4區(qū)的溫度為100-150℃，溫控5-6區(qū)的溫度為100-150℃，溫控7-8區(qū)的溫度為100-150℃，溫控9-10區(qū)的溫度為100-150℃，各區(qū)的壓力為2-15mpa。
本發(fā)明具有以下有益效果：
陰離子聚丙烯酰胺、聚乙二醇丙烯酸酯、聚二甲基二烯丙基氯化銨等可聚合交聯(lián)形成含陽離子、陰離子、非離子基團的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，既可吸附陰離子，又能吸附陽離子，由于其定向的吸附作用大大提高了混凝土的流動性；引用低分子量的as樹脂，進一步增加其流動性，納米水性粘合劑富含大量羥基和羧基功能基團，添加到混凝土中后其功能基團通過靜電吸附作用，能團聚和混凝土微粒，形成具有團粒結(jié)構(gòu)的大粒徑混凝土顆粒，有效改良混凝土結(jié)構(gòu)；耐化學(xué)品改性劑的添加大大提高了減水劑的防腐性能；本發(fā)明對聚合物的結(jié)構(gòu)進行調(diào)控，將殼聚糖引入聚合反應(yīng)合成了聚羧酸系減水劑，所得到的減水劑不僅減水率高，且能夠明顯改善混凝土易離析、泌水現(xiàn)象，使得混凝土的和易性好，并能有效減少混凝土拌合物的坍落度損失，保持其良好的流動性能，且對混凝土的強度增長效果顯著。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
以下實施例中所使用的聚羧酸系減水劑為丙烯酸類、甲基丙烯酸類或馬來酸酐類聚羧酸系減水母液，所述無機納米粒子為納米二氧化硅、納米蒙脫土中的一種或兩種的混合，所述引氣劑耐化學(xué)品改性劑為含有全氟烷基的丙烯酸系添加劑，分子量為1000-10000，為液體形態(tài)存在，所述引發(fā)劑為過硫酸銨，過硫酸鉀，過硫酸鈉，偶氮二異丁腈，過氧化氫，二過碘酸合銅(iii)鉀，過氧乙酸，亞硫酸鐵，巰基乙酸，亞硫酸鈉，fenton試劑，硫化鈉，過氧化苯甲酰，硫氫化鈉，硫化鉀，硫氫化鉀，抗壞血酸，硝酸鈰銨，硫酸亞鐵銨，硫酸亞鐵，硫酸鈰銨，巰基丙酸，乙二胺，乙二胺四乙酸，n，n，n’，n’-四甲基乙二胺，十二烷基硫醇，十六烷基硫醇中的至少一種，所述的as樹脂的重均分子量為3-10w，an含量為20-35％。
實施例1
一種聚羧酸系混凝土減水劑，由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成：
聚羧酸系減水劑5％、殼聚糖纖維0.08％、聚羧酸保坍劑1％、納米水性粘合劑4％、陰離子聚丙烯酰胺3％、聚二甲基二烯丙基氯化銨3.7％、聚乙二醇丙烯酸酯0.004％、無機納米粒子1.5％、耐化學(xué)品改性劑5％、牡蠣殼粉3％、羥基羧酸鹽1％、酒石酸1％、葡萄糖酸1％、引發(fā)劑3％、as樹脂1％，余量水。
實施例2
一種聚羧酸系混凝土減水劑，由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成：
聚羧酸系減水劑15％、殼聚糖纖維12.6％、聚羧酸保坍劑4％、納米水性粘合劑8％、陰離子聚丙烯酰胺5％、聚二甲基二烯丙基氯化銨8.3％、聚乙二醇丙烯酸酯1％、無機納米粒子3.5％、耐化學(xué)品改性劑10％、牡蠣殼粉6％、羥基羧酸鹽3.5％、酒石酸2％、葡萄糖酸2％、引發(fā)劑5％、as樹脂4％，余量水。
實施例3
一種聚羧酸系混凝土減水劑，由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成：
聚羧酸系減水劑10％、殼聚糖纖維6.34％、聚羧酸保坍劑2.5％、納米水性粘合劑6％、陰離子聚丙烯酰胺4％、聚二甲基二烯丙基氯化銨6％、聚乙二醇丙烯酸酯0.502％、無機納米粒子2.5％、耐化學(xué)品改性劑7.5％、牡蠣殼粉4.5％、羥基羧酸鹽2.25％、酒石酸1.5％、葡萄糖酸1.5％、引發(fā)劑4％、as樹脂2.5％，余量水
本發(fā)明還提供了一種聚羧酸系混凝土減水劑的制備方法，包括如下步驟：
s1、按實施例1-3所述的配方量取各原料；
s2、將量取的殼聚糖纖維、納米水性粘合劑、陰離子聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚乙二醇丙烯酸酯、耐化學(xué)品改性劑、牡蠣殼粉、羥基羧酸鹽、酒石酸、葡萄糖酸、as樹脂置于雙螺桿擠出機中，控制螺桿轉(zhuǎn)速為180-600rpm，將液態(tài)二氧化碳充入輸送泵，加熱該二氧化碳至臨界溫度(31℃)或者更高溫度以便將其轉(zhuǎn)化為超臨界二氧化碳，然后將超臨界二氧化碳在擠出機三-四區(qū)和五-八區(qū)分別注入，經(jīng)過熔融擠出，得混合物；所述超臨界二氧化碳流速為1ml/min-50ml/min，雙螺桿擠出機的螺桿組合中引入拉伸流元件，所述雙螺桿擠出機包括10個溫控區(qū)，溫控1-2區(qū)的溫度為100-150℃，溫控3-4區(qū)的溫度為100-150℃，溫控5-6區(qū)的溫度為100-150℃，溫控7-8區(qū)的溫度為100-150℃，溫控9-10區(qū)的溫度為100-150℃，各區(qū)的壓力為2-15mpa。
s3、將所得的混合物和無機納米粒子通過超聲波振蕩設(shè)備分散于所量取的水中，得混合液；
s4、在所得的混合液中加入所稱取的引發(fā)劑在0-80℃的溫度下引發(fā)聚合，即得。
本具體實施所得的減水劑摻量為混凝土質(zhì)量的0.4％-0.8％即可，減水率高達20％-25％，增塑效果好，可明顯增大混凝土的坍落度，改善混凝土粘聚性及和易性，坍落度可增加180mm以上。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。