一種硫酸鹽相容型聚羧酸系減水劑的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料中的混凝土外加劑技術領域，具體涉及一種硫酸鹽相容型聚 羧酸系減水劑，特別涉及該種減水劑的制備方法。
【背景技術】
[0002] 混凝土是世界上用量最大、應用最廣泛的建筑材料。隨著我國基礎建設的全面展 開，鐵路、公路、橋梁等建筑上的混凝土用量大大增加，對現代混凝土技術的要求也越來越 尚。具有尚減水率、低將損、尚強、超尚強特點的尚性能混凝土是混凝土發(fā)展的方向。作為 混凝土第五組分的減水劑為了適應混凝土技術的發(fā)展，要求具有更高的性能。聚羧酸系減 水劑具有高減水率、與水泥相容性好、通過降低孔溶液的表面張力減少水泥混凝土收縮和 環(huán)境友好等特點，已被廣泛應用于土木工程、橋梁工程、高速鐵路等高性能混凝土中。但理 論研宄與工程實踐中都發(fā)現聚羧酸系減水劑與混凝土組成材料常常存在相容性問題，例如 混凝土坍落度損失快、出現異常凝結、強度增加較慢、收縮增加、易開裂等現象。
[0003] 影響聚羧酸系減水劑的相容性的因素有很多種，如水泥比表面積和粒徑分布、水 泥存放時間、砂石含泥量、膠凝材料的堿含量及硫酸鹽含量等，其中硫酸鹽含量對聚羧酸系 減水劑的影響較為明顯。粉煤灰、磨細礦渣等工業(yè)廢渣均含有不同量的硫酸鹽，有的含量 (以S(U+)甚至超過10%，所以硫酸鹽對聚羧酸系減水劑的影響是不可避免的。硫酸鹽相 容性問題大大增加了聚羧酸系減水劑在混凝土中的大量推廣應用，也增大了其應用成本， 因此亟待改進。

【發(fā)明內容】

[0004] 針對現有技術中存在的問題，本發(fā)明針通過主、側鏈基團等分子結構設計，引入新 的聚合單體，提供一種硫酸鹽相容型聚羧酸系減水劑及其制備工藝。
[0005] 一種硫酸鹽相容型聚羧酸系減水劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0006] (1)三元共聚物的制備：向裝有溫度計、攪拌器、恒壓漏斗、氮氣導入管、回流冷凝 器的四口燒瓶中加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及水并在35°C?40°C攪拌溶解，然后加 入液堿調節(jié)pH值為7?7. 5,加入十二烷基硫酸鈉和單體A;通氮氣除去體系中的氧氣；將 單體B及水預混配成1#混合液；引發(fā)劑加水配成2 #混合液；在38°C?40°C時同時滴加兩 種混合液，在2h?3h內恒速滴完；滴完后繼續(xù)在38°C?40°C保溫4h?6h;即得三元共聚 物。
[0007] (2)硫酸鹽相容型聚羧酸系減水劑的制備：向四口燒瓶中加入所制備的三元共聚 物、單體C及水，邊攪拌邊加熱至40°C?45°C，加入氧化劑；接著將單體D、還原劑、鏈轉移 劑與水配成1#混合溶液，單體E加水配成2 #混合液；在40°C?45°C時同時滴加兩種混合 液，在2h?3h內恒速滴完；滴完后繼續(xù)在40°C?45°C保溫2h?3h;冷卻至30°C后，用液 堿中和至pH值6?7,即制得透明略泛乳白色的硫酸鹽相容型聚羧酸系減水劑。
[0008] 所述單體A為乙烯基芳香化合物，包括苯乙烯、a-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、對甲 基苯乙烯中的一種以上；所述單體B為不飽和酰胺單體包括（甲基）丙烯酰胺、N，N-二甲 基（甲基）丙烯酰胺、N-羥甲基（甲基）丙烯酰胺中的一種。
[0009] 所述引發(fā)劑為過硫酸鹽-硫酸鹽混合體系，過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸銨或過 硫酸鈉中的一種，硫酸鹽為亞硫酸氫鹽或焦亞硫酸鹽中的一種，引發(fā)劑用量為單體質量的 4% ?10%〇
[0010] 所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、單體A與單體B的質量比為（85?94) : (6? 12) : (3 ?8)。
[0011] 所述單體C為聚氧乙烯聚氧丙烯醚共聚單體，化學結構式如下：
[0012]
【主權項】
1. 一種硫酸鹽相容型聚駿酸系減水劑的制備方法，其特征在于，包括w下步驟： (1) =元共聚物的制備；向裝有溫度計、攬拌器、恒壓漏斗、氮氣導入管、回流冷凝器的 四口燒瓶中加入2-丙締酷胺-2-甲基丙橫酸及水并在35°C?40°C攬拌溶解，然后加入液 堿調節(jié)抑值為7?7. 5,加入十二燒基硫酸鋼和單體A ;通氮氣除去體系中的氧氣；將單體 B及水預混配成1#混合液；引發(fā)劑加水配成2#混合液；在38°C?40°C時同時滴加兩種混合 液，在化?化內恒速滴完；滴完后繼續(xù)在38°C?40°C保溫化?化；即得=元共聚物； (2) 硫酸鹽相容型聚駿酸系減水劑的制備；向四口燒瓶中加入所制備的S元共聚物、 單體C及水，邊攬拌邊加熱至40°C?45°C，加入氧化劑；接著將單體D、還原劑、鏈轉移劑與 水配成1#混合溶液，單體E加水配成2 #混合液；在40°C?45°C時同時滴加兩種混合液，在 化?化內恒速滴完；滴完后繼續(xù)在40°C?45°C保溫化?化；冷卻至30°C后，用液堿中和 至抑值6?7,即制得透明略泛乳白色的硫酸鹽相容型聚駿酸系減水劑。
2. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述單體A為己締基芳香化合物，包 括苯己締、a -甲基苯己締、己締基甲苯、對甲基苯己締中的一種W上；所述單體B為不飽和 酷胺單體，包括（甲基）丙締酷胺、N，N-二甲基（甲基）丙締酷胺、N-哲甲基（甲基）丙 締酷胺中的一種。
3. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于；所述引發(fā)劑為過硫酸鹽-亞硫酸氨 鹽或過硫酸鹽-焦亞硫酸鹽混合體系，過硫酸鹽為過硫酸鐘、過硫酸錠或過硫酸鋼中的一 種，引發(fā)劑用量為單體質量的4%?10%。
4. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述2-丙締酷胺-2-甲基丙橫酸、 單體A與單體B的質量比為巧5?94):化?12) : (3?8)。
5. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述單體C為聚氧己締聚氧丙締離 共聚單體，化學結構式如下；
式中，Ri表示H或C1?C3的燒基；R 2表示H、-CH 3或-COOM基團；EO和PO分別表示 氧化己締基和氧化丙締基；m和n表示氧化締基的平均加成摩爾數，m = 25?60, n = 0? 40。
6. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述單體D為不飽和駿酸，包括丙締 酸或甲基丙締酸中的一種。
7. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述單體E為一種娃燒偶聯(lián)劑，包 括己締基=甲氧基娃燒、己締基=己氧基娃燒、己締基己酷氧基娃燒、甲基苯基二甲氧基娃 燒、甲基十二燒基二甲氧基娃燒、丫-氨丙基甲基二甲氧基娃燒、丫-氨丙基S己氧基娃燒 中的一種。
8. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于；所述氧化劑為過氧化氨或叔了基過 氧化氨，其用量為反應單體質量的0. 5%?1. 8%;所述的還原劑為k抗壞血酸或甲醒合次 硫酸氨鋼，其用量為反應單體質量的0. 2%?0. 6%。
9. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述鏈轉移劑為琉基己醇、琉基己酸 或3-琉基丙酸，用量為反應單體質量的0. 3%?0. 7%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種硫酸鹽相容型聚羧酸系減水劑的制備方法，屬于水泥混凝土減水劑領域。其具體步驟如下：首先2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乙烯基芳香化合物單體A和不飽和酰胺單體B在十二烷基硫酸鈉及引發(fā)劑的作用下，制得三元共聚物；然后將三元共聚物、聚氧乙烯聚氧丙烯醚共聚單體C、不飽和羧酸單體D及硅烷偶聯(lián)劑單體E在氧化還原體系引發(fā)劑及鏈轉移劑作用下進行水相自由基聚合反應，反應完成后調整pH值，即制得硫酸鹽相容型聚羧酸系減水劑。本發(fā)明方法制備的硫酸鹽相容型聚羧酸系減水劑具有性價比高、反應簡單、易于控制、和水泥適應性強等優(yōu)點，且在水溶液中聚合，無“三廢”排放，屬于清潔生產。
【IPC分類】C08F220-06, C08F220-56, C04B24-16, C04B103-30, C08F283-06, C08F212-12, C08F220-54, C08F220-58
【公開號】CN104592457
【申請?zhí)枴緾N201510080060
【發(fā)明人】陳國新, 祝燁然, 黃國泓, 王冬, 杜志芹, 劉興榮, 蔡明 , 付丹華, 王鳳
【申請人】水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月13日