一种复合型聚羧酸减水剂及其制备方法与流程

本申请涉及减水剂领域，尤其是涉及一种复合型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术：

1、聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、保坍性好、相容性高以及绿色环保等优点，因而逐渐取代其他减水剂被广泛应用，尤其是在高强、高性能混凝土领域，具有不可替代的地位。

2、在实际应用中，聚羧酸减水剂也出现了减水效果差，分散能力下降，导致混凝土强度下降的问题。尤其是在水泥含炭量较高的混凝土中，由于水泥原料中应用的粉煤灰中的炭粒具有多孔结构，使得其对聚羧酸减水剂的吸附量较高，影响聚羧酸减水剂减水作用的发挥，进而使得水泥颗粒难以分散水化，降低了混凝土强度。

技术实现思路

1、本申请提供一种复合型聚羧酸减水剂及其制备方法，其能够有效克服水泥含炭量高导致聚羧酸减水剂性能下降，进而引发的混凝土强度下降的问题。

2、第一方面，本申请提供一种复合型聚羧酸减水剂，至少包括质量比为10～15:1～3的聚羧酸减水剂和促进剂，所述促进剂由摩尔比为2:1的聚醚二元醇与二官能度苯基硅烷偶联剂在抽真空和十二烷基苯磺酸催化下缩聚制得。

3、混凝土中的碳粒来源于水泥中掺入的粉煤灰，粉煤灰在高温煅烧过程中碳化形成的碳粒具有多孔结构，表面能极高，对聚羧酸减水剂具有极强的吸附作用，影响减水分散效果。本申请采用的上述促进剂为聚醚二元醇与二官能度苯基硅烷偶联剂的脱水缩聚产物，其具有较高的活性，能够快速的吸附于碳粒表面，形成水膜并通过聚醚长链产生空间位阻作用，通过代偿作用有效防止聚羧酸减水剂被碳粒所吸附，充分保障其减水分散作用，促进水泥颗粒的水化进程，实现混凝土强度的提升。

4、本申请所述的二官能度的硅烷偶联剂指含有两个烷氧基的硅烷偶联剂，其水解后形成的两个硅醇基团分别与一个聚醚二元醇分子发生缩聚反应，从而形成含有两个端羟基以及苯基和甲基侧链的聚醚硅烷长链，起到良好的位阻和分散作用。

5、优选的，所述抽真空的真空度为-0.09mpa～-0.1mpa。

6、优选的，所述缩聚反应的时间为3～5h。

7、优选的，所述十二烷基苯磺酸的用量为聚醚二元醇质量的2～5%。

8、优选的，所述聚醚二元醇的分子量为1000～3000。

9、混凝土中所含碳粒以及泥土颗粒的粒径远小于水泥颗粒，在高表面能的作用下，其团聚形成的絮凝体将包裹大量水分，影响减水效果，进而导致水泥水化进程受阻，混凝土强度下降。同时，该絮凝土结构紧密，聚羧酸减水剂难以渗入颗粒间起到分散作用，絮凝体难以破坏，为此，促进剂原料选用了分子量较小的聚醚二元醇，能够减小促进剂的链长，显著提高促进剂的渗透性，起到破坏絮凝体，释放水分，促进水化，增强混凝土强度的效果。

10、优选的，所述二官能度苯基硅烷偶联剂采用甲基苯基二甲氧基硅烷与甲基苯基二乙氧基硅烷中的至少一种。

11、优选的，所述促进剂的制备方法为：将聚醚二元醇溶于乙二醇，加入二官能度苯基硅烷偶联剂和十二烷基苯磺酸，混合均匀，在60～100℃和抽真空条件下反应，反应完成后减压蒸馏回收乙二醇，得到促进剂。

12、在真空减压下，通过酸催化剂的催化促使二官能度苯基硅烷偶联剂水解产生的硅醇基团与聚醚二元醇发生缩聚反应，得到促进剂。

13、优选的，所述促进剂为改性促进剂，所述改性促进剂按照如下方法制得：

14、将促进剂加热至60～90℃，加入氨基磺酸和尿素，滴加完毕后搅拌混合，然后升温至110～140℃，保温进行磺酸化反应；保温结束后降温至80～90℃，滴加碱液进行中和，抽真空脱除氨气，加水稀释，得到改性促进剂。

15、在尿素的催化下，使得氨基磺酸与促进剂其中一个端羟基进行磺酸化反应，将-so3na引入促进剂分子链中，进而使该促进剂能够通过静电作用起到更为突出的分散作用，有效提高对碳粒、泥土颗粒或其絮凝体的减水效果，有利于提高混凝土的固化强度。另外，改性接枝磺酸基后，能够提高其与聚羧酸减水剂的相容性，减少泌水现象。

16、优选的，所述聚醚二元醇和氨基磺酸的摩尔比为2:1～1.3。

17、通常情况下，2mol聚醚二元醇与二官能度苯基硅烷偶联剂反应能够得到具有两个端羟基的促进剂，促进剂再与1mol的氨基磺酸反应后，引入一个-so3na，使得其剩余的一个端羟基能够与碳粒或泥土颗粒形成氢键吸附，进而产生空间位阻作用和静电吸附作用。本申请适当提高氨基磺酸的用量，有利于促进剂的充分反应。

18、优选的，所述聚醚二元醇和尿素的摩尔比2:0.5～1。

19、优选的，所述保温时间为3～6h。

20、第二方面，本申请提供一种复合型聚羧酸减水剂的制备方法，将聚羧酸减水剂和促进剂按配比混合均匀即得。

21、该复合型聚羧酸减水剂能够有效的克服混凝土含碳量、含泥量高导致的聚羧酸减水剂减水分散效果下降的问题，保障混凝土的强度性能。

22、需要说明的是，本申请的复合型羧酸减水剂可根据需要加入引气剂、匀泡剂、保水剂、增稠剂等等其他混凝土助剂。该复合型加水及在混凝土中的用量为0.5～2wt%。

23、综上所述，本申请具有如下有益效果：

24、1、本申请通过采用由聚醚二元醇与二官能度苯基硅烷偶联剂反应制得的促进剂，与聚羧酸减水剂一同复配，从而显著的提高了高碳含量混凝土的强度性能。

25、2、本申请通过采用分子量为1000～3000聚醚二元醇,所得促进剂对碳粒和泥土颗粒所形成的絮凝体具有优异的渗透和分散作用，从而有效释放絮凝体中包裹的水分，起到良好的减水作用，提高混凝土和易性与强度性能。

26、3、本申请通过对促进剂进行磺化改性，能够进一步的调其减水分散性能，进而提升混凝土的强度。

技术特征：

1.一种复合型聚羧酸减水剂，其特征在于，至少包括质量比为10～15:1～3的聚羧酸减水剂和促进剂，所述促进剂由摩尔比为2:1的聚醚二元醇与二官能度苯基硅烷偶联剂在抽真空和十二烷基苯磺酸催化下缩聚制得。

2.根据权利要求1所述的一种复合型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述聚醚二元醇的分子量为1000～3000。

3.根据权利要求1所述的一种复合型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述二官能度苯基硅烷偶联剂采用甲基苯基二甲氧基硅烷与甲基苯基二乙氧基硅烷中的至少一种。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种复合型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述促进剂的制备方法为：将聚醚二元醇溶于乙二醇，加入二官能度苯基硅烷偶联剂和十二烷基苯磺酸，混合均匀，在60～100℃和抽真空条件下反应，反应完成后减压蒸馏回收乙二醇，得到促进剂。

5.根据权利要求1所述的一种复合型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述促进剂为改性促进剂，所述改性促进剂按照如下方法制得：

6.根据权利要求5所述的一种复合型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述聚醚二元醇和氨基磺酸的摩尔比为2:1～1.3。

7.根据权利要求5所述的一种复合型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述聚醚二元醇和尿素的摩尔比2:0.5～1。

8.根据权利要求5所述的一种复合型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述保温时间为3～6h。

9.根据权利要求5所述的一种复合型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述碱液采用10～20wt%氢氧化钠或氢氧化溶液。

10.根据权利要求1～9任一项所述的一种复合型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，将聚羧酸减水剂和促进剂按配比混合均匀即得。

技术总结
本申请涉及减水剂领域，具体公开了一种复合型聚羧酸减水剂及其制备方法。该复合型聚羧酸减水剂至少包括质量比为10～15:1～3的聚羧酸减水剂和促进剂，所述促进剂由摩尔比为2:1的聚醚二元醇与二官能度苯基硅烷偶联剂在抽真空和十二烷基苯磺酸催化下缩聚制得。本申请的复合型聚羧酸减水剂与含碳量较高的混凝土体系具有良好的适应性，能够有效保障减水剂的分散性能，提高混凝土强度性能。

技术研发人员：陆明如,岳丕乔,沈聪睿,梁世崎,徐英杰
受保护的技术使用者：杭州构建新型材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13