一种缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法与流程

本技术涉及混凝土外加剂，更具体地说，它涉及一种缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术：

1、水泥是一种具有水化活性的物质，遇水发生水化反应，水泥颗粒比表面积迅速增大，表面能增高，促使水泥颗粒发生凝聚现象，分散性减低；同时一部分自由水在水泥颗粒凝聚过程中被包裹，造成混凝土中自由水的减少。由于这两方面的原因，混凝土的坍落度损失是必然的。坍落度损失的快慢则受多方面因素的影响，如混凝土中砂、石料、水泥等各物料的理化参数、配合比、环境条件等。

2、为降低混凝土的坍落度损失，人们通过添加减水剂来分散水泥颗粒，阻止水泥颗粒发生团聚现象。目前，最常用的，也是保坍效果最好的减水剂是聚羧酸类减水剂。聚羧酸系减水剂的保坍性好，90min内坍落度基本不损失或损失较小；在相同流动性情况下，对水泥凝结时间影响较小，可很好地解决减水、引气、缓凝、泌水等问题；聚羧酸盐高性能减水剂可以通过调节分子结构，制备具有特殊性能和用途的超减水剂。使用聚羧酸类减水剂，可用更多的矿渣或粉煤灰取代水泥，从而使成本降低。

3、但在实际应用中发现，现有技术中的减水剂并不能满足超长时间保坍的施工要求，对于水泥基材料4小时后的保坍性能无法保证。

技术实现思路

1、为了满足超长时间保坍的施工要求，本技术提供一种缓释型聚羧酸减水剂及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种缓释型聚羧酸减水剂，采用如下的技术方案：

3、一种缓释型聚羧酸减水剂，由包括如下原料制成：聚羧酸减水剂45-55份；

4、改性水滑石4-8份；改性沸石10-14份；水34-54份；所述改性水滑石是将水滑石加热后在酸性条件下浸泡；所述改性沸石是将沸石在强酸和强酸盐溶液中浸泡后加热。

5、通过采用上述技术方案，水泥在加水搅拌后，水泥颗粒之间会相互吸引使浆体形成絮凝结构。这种絮凝结构会把水包裹在水泥颗粒之间，如此这些水分子便不能自由流动和起润滑效果。水泥的絮凝现象会影响水泥浆体的流动性。聚羧酸分子会通过吸附在水泥颗粒表面的方式使水泥颗粒表面带有负电荷从而形成静电排斥作用，促进水泥颗粒相互分散破坏絮凝结构，释放出被包裹的水分子使其参与流动。

6、改性沸石是通过酸浸和加热来进行活化，增加其表面活性羟基的比率，为羟基与酰胺基接枝做准备，沸石活化后就是将酰胺基聚羧酸减水剂接枝到活化后的沸石上。

7、将水滑石经过加热之后能使得水滑石表面的孔容增加，同时，采用二元弱酸溶液对水滑石进行常温活化，亚硫酸最终会部分滞留在水滑石中，可降低水滑石ph值，并可使水滑石产生更加丰富的层间结构，有助于水滑石结构的改善，使其吸附亲和力与改性沸石形成梯度吸附，并在水泥水化过程中缓慢释放。最终实现聚羧酸减水剂缓释的目的，达到长时间保坍的要求。

8、优选的，所述改性水滑石的改性步骤为：

9、第一步：取水滑石用清水洗净，将洗净的水滑石在450-500℃条件下加热1-3h；

10、第二步：将第一步加热的水滑石晾凉后放于水滑石5倍体积的亚硫酸溶液中浸泡15-30h，将水滑石干燥后得到改性水滑石。

11、通过采用上述技术方案，水滑石在450-500℃条件下加热的过程中，co32-消失，完全转变为co2，生成双金属复合氧化物。在加热过程中，水滑石的有序层状结构被破坏，表面积增加，孔容增加，从而增加了对聚羧酸减水剂的吸附量，达到了更好的缓释效果。

12、优选的，所述水滑石为镁铝水滑石，且粒径范围在50-70μm。

13、通过采用上述技术方案，粒径为50-70μm的镁铝水滑石在高温加热后的孔容增加的比率最高，吸附量更多。

14、优选的，所述聚羧酸减水剂为酰胺基聚羧酸减水剂，由不饱和聚氧乙烯醚、甲基丙烯酰胺、过氧化氢、维生素c、巯基丙酸和丙烯酸制成。

15、通过采用上述技术方案，不饱和聚氧乙烯醚和甲基丙烯酰胺为大单体，在氧化剂过氧化氢、还原剂维生素c、链转移剂巯基丙酸和小单体丙烯酸的反应过程中能发生聚合反应，生成酰胺基聚羧酸减水剂。

16、优选的，所述改性沸石的改性步骤为：将沸石粉碎至100-200μm，在硝酸和硝酸钾溶液中各浸泡10-15min后烘干，接着在400-550℃下加热30-60min，制得改性沸石。

17、通过采用上述技术方案，将100-200μm的沸石在硝酸和硝酸钾溶液中浸泡后在高温下加热使得沸石活化，使得沸石表面的活化羟基数量增多，从而对接枝酰胺基聚羧酸减水剂提供更多的接枝位点，进一步的提高缓释效果。

18、第二方面，本技术提供一种缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，采用如下的技术方案：

19、一种缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，制备步骤如下：

20、s1：常温下，将不饱和聚氧乙烯醚和甲基丙烯酰胺投入反应釜中，加入不饱和聚氧乙烯醚0.6-0.9倍重量的水，搅拌至溶解，再在反应釜中加入过氧化氢，搅拌混合均匀；

21、s2：在反应釜中同时缓慢滴加a、b溶液，滴加时间为1.5-3h，滴加完毕后熟化1h；所述a溶液为所述维生素c和巯基丙酸的混合水溶液，所述b溶液为所述丙烯酸的水溶液；

22、s3：在反应釜中加入氢氧化钠溶液至ph值为6，然后再调整水分至固含量为35-45％；

23、s4：将所述聚羧酸减水剂、改性水滑石和改性沸石共混，以60-80khz超声波处理8-10分钟，以50-60khz超声波处理5-6分钟；

24、s5：将s4中制得的混合液，和无水乙醇共混，在2000-2500rpm下球磨处理2-3小时，之后烘干制得缓释型聚羧酸减水剂。

25、通过采用上述技术方案，在反应中首先在常温下制备得到酰胺基聚羧酸减水剂，接下来将酰胺基聚羧酸减水剂通过超声振动的方式使其进入改性水滑石的孔隙当中吸附在水滑石的孔隙中，最后用球磨的方式将剩余的酰胺基聚羧酸减水剂接枝在沸石上，使得沸石和水滑石形成吸附和接枝的梯度，最大程度的将酰胺基聚羧酸减水剂给利用起来，使其的缓释效果到到最好。

26、优选的，所述a溶液中维生素c和巯基丙酸的总浓度为1.5-2.5％；所述b溶液中丙烯酸的浓度为36～46％；所述氢氧化钠溶液的浓度为45％。。

27、通过采用上述技术方案，对a、b溶液进行限定浓度和组成组分的含量有利于提高酰胺基聚羧酸减水剂的减税效果更好的发挥。

28、优选的，球磨时磨球采用氧化锆陶瓷球，磨球的重量为原料的1-1.5倍，其中直径1-2cm的磨球占20-30％，直径0.5-1厘米的磨球占40-60％，余量为直径小于0.5厘米的磨球。

29、通过采用上述技术方案，氧化锆球具有很好的硬度，同时不与各组分产生反应，在球磨的过程中，通过对氧化锆球的粒径分布进行限定有利于更充分的接枝反应的发生，从而达到最好的接枝效果，进一步的提高缓释效果，达到长时间保坍的作用。

30、综上所述，本技术具有以下有益效果：

31、1、由于本技术采用酰胺基聚羧酸减水剂和改性水滑石以及改性沸石结合，改性水滑石的孔容变大，聚羧酸减水剂在超声振荡的过程中会负载在水滑石的孔隙中，在使用过程中会首先缓慢释放出来，达到初步缓释效果，其次将沸石进行改性得到活化沸石，活化沸石的表面有一层活化羟基，将酰胺基聚羧酸减水剂的酰胺基和羟基接枝，使得聚羧酸减水剂和沸石接枝，从而能相对于水滑石更缓慢的释放聚羧酸减水剂，进一步的达到缓释效果，从而本发明所提供的一种缓释型聚羧酸减水剂能在使用过程中分布进行释放聚羧酸减水剂，从而实现了超长时间保坍的施工要求。

32、2、本技术中优选采用对水滑石进行高温加热和用弱酸溶液浸泡是为了让水滑石的表面积增大，孔容增大，从而增加了聚羧酸减水剂的负载量，用弱酸溶液浸泡是为了降低水滑石ph值，可使水滑石产生更加丰富的层间结构，有助于水滑石结构的改善，使其吸附亲和力与改性沸石形成梯度吸附，并在水泥水化过程中缓慢释放。