一种抗泥降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法与流程
本发明属于建筑材料，具体涉及一种抗泥降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法。
背景技术：
1、随着建筑行业高速发展，商品混凝土市场需求日益增多，混凝土外加剂经过十余年发展研究，聚羧酸类减水剂因其用量少、减水率高、保坍性能优秀等原因，成为大多数商混企业优先选择，已占据外加剂市场大部分份额，针对混凝土用聚羧酸减水剂的研究也成为行业热门领域。
2、混凝土生产所需天然砂石材料消耗量逐步提升，为降低成本，使得商混企业不得不使用一些再生材料或低品质天然材料，导致砂石材料的质量明显降低，具体表现在砂石品相差、含泥量或含粉量高，这些材料所配制的混凝土容易出现混凝土和易性差、泌水严重或流动性不足的问题。市场上的常规聚羧酸因对砂石中泥、粉抗吸附能力差，导致需大大提高掺量才能达到目标效果，变相的增加了企业生产成本，现有技术中，对于高性能聚羧酸减水剂有很多研究。
3、例如中国专利申请202010854758.7，其公开一种抗泥型聚羧酸系减水剂及其制备方法，该抗泥型聚羧酸系减水剂由多臂聚合物前驱体与甲基丙烯聚乙二醇醚、不饱和酸类单体、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、链转移剂在引发剂作用下反应制备得到，其中多臂聚合物前驱体6-8份、甲基丙烯聚乙二醇醚23-30份、不饱和酸类单体20-25份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵10-15份、链转移剂0.5-1.2份、引发剂0.5-1.5份；所述多臂聚合物前驱体由聚乙烯醇和丙烯酰氯反应得到，其中聚乙烯醇和丙烯酰氯的质量比为1：2；所述聚乙烯醇的聚合度为100，醇解度为78-88％。但是该聚羧酸减水剂制备工艺复杂，掺量高，对于混凝土综合性能的提升并不显著，在实际生产中很难得到有效的利用。
4、所以开发一种能够抵抗砂石吸附聚羧酸分子，提高混凝土综合工作性能的聚羧酸减水剂是十分急迫的工作。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种抗泥降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法，由不饱和聚醚单体、不饱和羧酸、功能单体a、功能单体b和催化剂在引发剂和还原剂的氧化还原作用下进行自由基共聚反应，后经中和剂混合制得。所得减水剂在低掺量水平下，所得混凝土呈现良好的工作性能。
2、为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：
3、一种抗泥降粘型聚羧酸减水剂，按重量份包含不饱和聚醚单体360-400份、不饱和酸35-42份、功能单体2-5份、催化剂0.01-0.015份，引发剂3 -5份、还原剂0.8-1.5份、链转移剂1.5-2.5份、中和剂24-30份，去离子水420-470份。
4、进一步的，所述不饱和聚醚单体为甲基烯丙基聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚中的一种或者几种，分子量2400-3000。
5、进一步的，所述不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸中的一种或多种。
6、进一步的，所述功能单体包含功能单体a和功能单体b，功能单体a为封端酰胺磷酸酯、三异丙基亚磷酸酯、亚磷酸二异丙脂或2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯，功能单体b为乙二醇二甲基丙烯酸酯、2-甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯。
7、更进一步的，功能单体a和功能单体b的质量比为1：1-1.5。
8、进一步的，所述催化剂为硫酸亚铁或硫酸亚铁铵的水溶液，硫酸亚铁铵的水溶液的质量浓度为1％。
9、进一步的，所述引发剂为过氧化氢和/或过硫酸铵。
10、进一步的，所述还原剂为甲醛合次硫酸氢钠、硫酸亚铁、l-抗坏血酸中的一种或几种。
11、进一步的，所述链转移剂为巯基乙醇、巯基乙酸、巯基丙酸、次亚磷酸钠中的一种或几种；所述中和剂为氢氧化钠溶液，质量浓度为32％。
12、一种抗泥降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：将不饱和聚醚溶解于去离子水中后加入引发剂与催化剂配制成底料，不饱和酸、功能单体a和功能单体b与去离子水混合制成混合料a，链转移剂、还原剂与去离子水混合制成混合料b，常温下向底料中同时滴加混合料a、b，滴加时间控制在2-3h，滴加完成后保温1h，后加入中和剂调节反应物的ph至6-7即可。
13、本发明减水剂折固掺量为水泥用量的0.05-0.3％。
14、有益效果
15、(1)针对现有技术中存在的问题，本发明在使用不饱和聚醚单体外，加入少量功能单体成分a和b，以质量比1:1-1.5组成的功能单体a和功能单体b呈现显著的协同增效作用，制备得到的聚羧酸减水剂具有磷酸基团、酰胺基团等多种活化基团和超枝化的结构；
16、(2)其中磷酸基团具有高密度的电荷，同时对钙离子有较强的配位作用，可以增加水泥颗粒对聚羧酸减水剂的吸附位点，在水泥颗粒与黏土等竞争吸附过程中，能有效使聚羧酸分子优先吸附到水泥颗粒表面，从而避免了黏土的竞争吸附造成聚羧酸分子有效含量的降低；而增加的酰胺基团是强极性基团，具备较强亲水性，附带酰胺基团的聚羧酸分子链可以延伸至水泥浆中，起到较强的空间位阻作用，同时降低吸附层表面水膜厚度，释放出更多的自由水，使得混凝土粘度得以降低。在单体a赋予聚羧酸分子多种活性基团的基础上，后续从分子结构入手，使用单体b乙二醇二甲基丙烯酸酯等接枝形成超枝化结构，进一步提高了空间位阻效果，同时增加了活性基团和混凝土材料的接触率，有效提高减水剂的分散性，进而提升混凝土性能；
17、(3)本发明高效减水剂在多种活性基团和超支化结构的共同作用下，掺量水平在0.05-0.3％，掺量低，分散性和抗泥敏感性好，对各类混凝土具有良好的适应性，所得混凝土综合性能优异。
技术特征：
1.一种抗泥降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于，按重量份包含不饱和聚醚单体360-400份、不饱和酸35-42份、功能单体2-5份、催化剂0.01-0.015份，引发剂3-5份、还原剂0.8-1.5份、链转移剂1.5-2.5份、中和剂24-30份，去离子水420-470份。
2.根据权利要求1所述抗泥降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和聚醚单体为甲基烯丙基聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚中的一种或者几种，分子量2400-3000。
3.根据权利要求1所述抗泥降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述抗泥降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述功能单体包含功能单体a和功能单体b，功能单体a为封端酰胺磷酸酯、三异丙基亚磷酸酯、亚磷酸二异丙脂或2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯，功能单体b为乙二醇二甲基丙烯酸酯、2-甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯。
5.根据权利要求1所述抗泥降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述功能单体a和功能单体b的质量比为1:1-1.5。
6.根据权利要求1所述抗泥降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述催化剂为硫酸亚铁或硫酸亚铁铵的水溶液，硫酸亚铁铵的水溶液的质量浓度为1％。
7.根据权利要求1所述抗泥降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述引发剂为过氧化氢和/或过硫酸铵。
8.根据权利要求1所述抗泥降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述还原剂为甲醛合次硫酸氢钠、硫酸亚铁、l-抗坏血酸中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述抗泥降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述链转移剂为巯基乙醇、巯基乙酸、巯基丙酸、次亚磷酸钠中的一种或几种；所述中和剂为氢氧化钠溶液。
10.一种权利要求1-9任意一项所述抗泥降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将不饱和聚醚溶解于去离子水中后加入引发剂与催化剂配制成底料；不饱和酸、功能单体a和功能单体b与去离子水混合制成混合料a；链转移剂、还原剂与去离子水混合制成混合料b；常温下向底料中同时滴加混合料a、b，滴加时间控制在2-3h，滴加完成后保温1h，后加入中和剂调节反应物的ph至6-7即可。
技术总结
本发明公开一种抗泥降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明减水剂按重量份包含不饱和聚醚单体360‑400份、不饱和酸35‑42份、功能单体2‑5份、催化剂0.01‑0.015份，引发剂3‑5份、还原剂0.8‑1.5份、链转移剂1.5‑2.5份、中和剂24‑30份，去离子水420‑470份。减水剂由不饱和聚醚单体、不饱和羧酸、功能单体a、功能单体b和催化剂在引发剂和还原剂的氧化还原作用下进行自由基共聚反应，后经中和剂混合制得，掺量水平在0.05‑0.3％，掺量低，分散性和抗泥敏感性好，对各类混凝土具有良好的适应性，所得混凝土综合性能优异。
技术研发人员：王生辉,鲁江,焦永焕,赵伟,钱珊珊,司宏振,李耀,秦尤敏,朱德帅,冯恩娟,王凯
受保护的技术使用者：临沂海螺新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23