一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着我国基础建设行业的迅猛发展，国内预拌混凝土的产量也是逐年提高。其中 一个重要的原因是"西部大开发"、"振兴东北老工业基地"、"中部崛起"、"城乡一体化"和 "一带一路"等国家重点工程项目的推动。同时聚羧酸减水剂以其高减水高保坍的优异性能 和良好的环保特性而使其备受建材行业的青睐。
[0003] 近些年来，由于高性能混凝土在建设工程中的广泛推广使用，已经几乎消化掉了 质量较好的天然砂，而与之替代的是机制砂或质量较差的天然砂，其含泥量或者粘土质的 石粉含量比较高，这严重影响梳型聚羧酸减水剂优异性能的发挥，同时也会使混凝土塌落 度损失较大，严重影响了聚羧酸减水剂的进一步推广。
[0004] 不同地区的砂石中含泥成分并不相同，例如我国东北和西北地区砂石中粘土含量 很高，有时甚至含泥量仅为3%时，对聚羧酸减水剂的负面影响就很大。而我国南方有些地 区，有时含泥量达到15%都不会对混凝土拌合物工作性和强度带来明显影响。这说明不仅 与含泥量有关，还与粘土的组成成分有关。
[0005] 在土壤学中，把最大直径小于2 μπι定义为粘土。就目前来看，从矿物学来讲，弓丨 起聚羧酸减水剂性能变差的粘土主要是高岭土（Al2O3 · 2Si02 · 2Η20)、膨润土（(Al2, Mg3) Si4OltlOH2 ·ηΗ20)和伊利石（Ka75(Alh75R) [Si3.5AlQ.501(l] (OH)2)。高岭土的离子交换能力是所 有层状矿物中是最弱的，高岭石的基本结构是由一个硅氧四面体层和铝氧八面体层连接而 成，层间距小于0. 715nm，以氢键连接，无水，是八面体的1:1层状构造的硅酸盐矿物。膨润 土晶层间距在0. 96~4nm之间，层间距变化较大，层间滑移能力强。其晶体结构是由两层 硅氧四面体和一层介于中间的铝（镁）氧八面体组成，形成2:1型层状硅酸盐矿物，硅氧四 面体中的硅离子经常被铝离子替换，铝氧八面体的铝离子可以被镁离子和亚铁离子等阳离 子进行交换，其交换能力是最强的。伊利石含有吸附水合结构水的层状物质。其晶体结构 与蒙脱土类似，主要区别是晶格取代作用多发生在四面体中，伊利石晶格不容易膨胀，水不 容易进入晶体层状结构之间。因为伊利石的负电荷主要产生在四面体晶片中，离子表面近， 钾离子与晶体层面的负电荷之间的静电引力要比氢键强，水也不容易进入晶体层间。三种 矿物对聚羧酸减水剂性能影响大小如下：蒙脱土 >伊利石~高岭石。
[0006] 中国专利文献 CN 103641963 A、CN 102617811 A 和 CN 102898061 A 等都掺有阳 离子可聚单体，做成两性聚羧酸，但其制备成本高，难以工业化，其高出的制备成本完全可 以用普通聚羧酸减水剂提掺量来抵消。中国专利文献CN 103896512 A指出使用聚丙烯酸钠 作为抗泥剂的一部分，但是并未指出分子量范围，聚丙烯酸钠其到分散和插层抗泥作用时， 其分子量是有严格范围的，分子量太高，就会起到絮凝或沉降等作用，并不是分散作用。中 国专利文献CN 102923989 A使用的中和剂为多乙烯多胺类肿胺，中和后形成叔胺，一方面 其价格高，另一方面形不成季铵盐阳离子，就不具有阻泥剂。本专利使用能形成季铵盐的叔 胺进行中和制备抗泥型聚羧酸超塑化剂。中国专利文献CN 102875051 A掺入反应单体类 似于仲胺类，中和之后形成叔胺，并没有季铵盐类抗泥效果好，同时成本较高，同时使用的 大单体为EO/PO嵌段型大单体，其工业化成本较高，同时EO/PO的比例会严重影响直接大单 体的HLB值，从而影响其表面活性。
[0007] 因此，制备一种成本较低，制备方法简单，同时又抵消粘土对聚羧酸超塑化剂的负 面影响的聚羧酸减水剂，将会对聚羧酸减水剂的推广起到重要的影响。
【发明内容】
[0008] 发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了一种 抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法。
[0009] 技术方案：一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，该聚羧酸减水剂由以下质量百 分比的原料组成：
[0010] 引气剂 0· 01% ~0· 1% ;
[0011] 聚羧酸超塑化剂15 %~25% ;
[0012] 络合剂 0· 5%~2. 5% ;
[0013] 缓凝剂 0.1 %~3%;
[0014] 牺牲剂2%~5%;
[0015] 消泡剂0. 01 %~0. 05%，余量为去离子水；包括以下步骤：
[0016] (1)、向搅拌釜中依次加入66. 9~77. 4份去离子水、15~25份聚羧酸超塑化剂和 0. 01~0. 05份消泡剂，在150~200转/分钟的转速下搅拌5~IOmin ;
[0017] (2)、向步骤（1)中的搅拌釜中加入0.01~0· 1份引气剂、0.5~2. 5份络合剂、 〇. 1~3份缓凝剂和2~5份牺牲剂，在150~200转/分钟的转速下搅拌5~lOmin，即 得到抗泥型聚羧酸减水剂。
[0018] 作为本发明中一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法的一种优选方案：抗泥型聚羧 酸减水剂的结构通式为：
[0019]
[0020] 式中 a:b = (3. 5 ~4. 2) : 1，
[0021] R1SH 或 CH 3，
[0022] 馬为 H 或 CH 3或 CH 2CH3或 CH 2CH20H，
[0023] R3为 CH 2012或 CH 2012012或 CH 2CH2CH2CH2，
[0024] c = 47 ~72，
[0025] M 为 K+或
[0026] 作为本发明中一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法的一种优选方案：所述引气剂 为十二烷基硫酸钠或十二烷基醇醚硫酸钠或烷基酚聚氧乙烯醚。
[0027] 作为本发明中一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法的一种优选方案：所述聚羧酸 超塑化剂为是丙烯酸与烷（氧）基乙烯基聚氧乙烯醚的共聚物的水溶液，所述聚羧酸超塑 化剂的质量浓度为40%。
[0028] 进一步地，所述聚羧酸超塑化剂的粘均分子量为15000~25000。
[0029] 作为本发明中一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法的一种优选方案：所述络合剂 为水溶液，所述络合剂的溶质为乙二胺四乙酸二钾盐、二乙烯三胺五甲叉膦酸钾盐、乙二胺 四甲叉膦酸钾盐和双1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸钾盐中的一种。二乙烯三胺五甲叉膦酸 钾盐是二乙烯三胺五甲叉膦酸与氢氧化钾中和后的产品。乙二胺四甲叉膦酸钾盐是乙二胺 四甲叉膦酸与氢氧化钾中和后的物质。
[0030] 进一步地，所述络合剂的质量浓度为40%。
[0031] 作为本发明中一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法的一种优选方案：所述缓凝剂 为葡萄糖酸钾或三聚磷酸钾。
[0032] 作为本发明中一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法的一种优选方案：所述牺牲剂 为聚丙烯酸钾水溶液或聚丙烯酸-甲基丙烯磺酸钠水溶液。聚丙烯酸-甲基丙烯磺酸钠是 一种丙烯酸与甲基丙烯磺酸钠的共聚物，化学简写AA-co-SMAS。
[0033] 进一步地，所述聚丙烯酸钾的粘均分子量为2000~6000,质量浓度为20% ;所述 聚丙烯酸-甲基丙烯磺酸钠的粘均分子量为2000~6000,质量浓度为20%。
[0034] 作为本发明中一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法的一种优选方案：所述消泡剂 为有机硅类或聚醚类。
[0035] 进一步地，所述有机硅类为聚二甲基硅氧烷。
[0036] 进一步地，所述聚醚类为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。
[0037] 有益效果：本发明公开了一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，其具有以下有益 效果：
[0038] 1、采用抗泥工艺制备的聚羧酸超塑化剂为母液，提高高含泥量砂石的适应性，同 时络合剂可以与粘土表层钙离子络合，抑制粘土对聚羧酸超塑化剂的化学吸附，以及牺牲 剂可以率先吸附于粘土层间，抑制粘土对聚羧酸超塑化剂的物理插层吸附，两者更进一步 提高聚羧酸减水剂的粘土适应性，可使高含泥量（7%以上）的混凝土具有非常良好的初始 及保持性能；
[0039] 2、制备方法简单，制备过程无污染，原料成本低、来源广，粘土适应性广。
【具体实施方式】：
[0040] 下面对本发明的【具体实施方式】详细说明。
[0041] 在实施例中将会用到下列缩写：
[0042] PC-I : 3. 6mol丙烯酸与Imol甲基烯丙基聚氧乙烯醚的共聚物，粘均分子量为 65780,中和剂为氢氧化钠。
[0043] PCE-I : 3. 5mol甲基丙烯酸与Imol
的共聚物，粘均分子 量为15035,中和