高减水型减水剂及其制备方法与流程

本发明涉及混凝土附加剂的技术领域，尤其是涉及一种高减水型减水剂及其制备方法。

背景技术：

目前，减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。减水剂加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性，或减少单位水泥用量，节约水泥。

现有的减水剂大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐类、萘磺酸盐甲醛聚合物等。但是，现有的减水剂对混凝土骨料中的泥土以及石粉比较敏感，当混凝土体系中的含泥量或者含粉量较高时，容易影响减水剂的减水率。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：由于砂石资源逐渐消耗殆尽，各地的砂石资源逐步出现短缺和恶化的情况，从而使得用于制备混凝土的砂石的质量参差不齐，容易使得砂石中的含泥量或者含粉量较高，进而使得减水剂的减水率容易受到影响，因此，仍有改进的空间。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种高减水型减水剂的制备方法。

本发明的目的之二是提供一种高减水型减水剂。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种高减水型减水剂的制备方法，包括以下步骤：

s1、在反应容器中按质量份数比加入去离子水以及组合物a，升高温度至45-60℃，且组合物a完全溶解后，形成预混合物；

s2、向预混合物中加入引发剂，并滴加单体b以及单体c，同时另外滴加还原剂和链转移剂的混合溶液，保温并搅拌反应1.5-2h；

s3、反应结束后，滴加碱液调节ph至6-8，即得高减水型减水剂；

各组分的质量份数如下：

去离子水3-5份；

组合物a10-35份；

引发剂1-3份；

单体b10-15份；

单体c15-20份；

还原剂3-5份；

链转移剂1-3份；

所述组合物a由一种或多种单体a混合而成，所述单体a的分子结构如下所示：

其中，r3为烯基；

所述单体b为丙烯酸、甲基丙烯酸或乙基丙烯酸中的任意一种；

所述单体c为丙烯酰胺或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的任意一种。

通过采用上述技术方案，通过采用特定比例的组合物a、单体b以及单体c反应形成减水剂，有利于更好增强减水剂的抗吸附性，使得骨料中的粘土以及石粉等更加不容易对减水剂的减水率产生影响，有利于更好地提高减水剂的减水率，进而使得混凝土的流动度、坍落度以及抗压强度等性能更好。

通过控制反应过程中的反应条件，有利于更好地提高反应的转化率，使得反应产率以及产物的纯度更高，从而有利于更好地提高制备所得的减水剂的减水率，使得减水剂的减水效果更好。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述组合物a包括以下质量份数的组分：

丙烯磺酸7-10份；

甲基丙烯磺酸2-5份；

乙烯基磺酸3-6份。

通过采用上述技术方案，通过采用丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸以及乙烯基磺酸均匀混合形成组合物a，有利于更好地提高制备所得的减水剂的抗吸附性，使得骨料中的粘土以及石粉等更加不容易对减水剂的减水率产生影响，有利于更好地提高减水剂的减水率，从而有利于更好地提高砂浆的流动度，使得混凝土的坍落度更低的同时有利于更好地提高混凝土的抗压强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述组合物a包括以下质量分数的组分：

丙烯磺酸8份；

甲基丙烯磺酸3份；

乙烯基磺酸4份。

通过采用上述技术方案，通过采用特定比例的丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸以及乙烯基磺酸互相协同配合以形成组合物a，有利于更好地提高反应形成的减水剂的抗吸附性能，使得减水剂更加不容易与骨料中的粘土或石粉吸附，从而有利于更好地提高减水剂的减水率，使得混凝土的流动度更高，进而有利于更好地减小混凝土的坍落度的同时有利于更好地提高混凝土的抗压强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述单体b为甲基丙烯酸。

通过采用上述技术方案，通过采用甲基丙烯酸与组合物a反应，有利于更好地提高制备所得的减水剂的抗吸附性，使得减水剂的减水率更加不容易受到骨料的含泥量以及含粉量的影响，从而有利于更好地提高混凝土的流动度，使得混凝土的坍落度更小的同时有利于更好地提高混凝土的抗压强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述单体c为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。

通过采用上述技术方案，通过采用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与甲基丙烯酸以及组合物a反应，有利于更好地提高制备所得的减水剂的抗吸附性，使得减水剂的减水率更加不容易受到骨料的含泥量以及含粉量的影响，从而有利于更好地提高减水剂的减水率，同时，还有利于更好地提高混凝土的流动度，使得混凝土的坍落度更小的同时有利于更好地提高混凝土的抗压强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述引发剂为过硫酸钾。

通过采用上述技术方案，通过采用过硫酸钾作为引发剂，有利于更好地促进反应的进行，从而有利于更好地提高反应的产率的同时有利于更好地提高反应产物的纯度，进而使得制备所得的减水剂的减水率更高，进而有利于更好地提高混凝土的流动度、坍落度以及抗压强度等性能。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述还原剂为硼氢化钠。

通过采用上述技术方案，通过采用硼氢化钠作为还原剂，有利于更好地促进反应的进行，从而有利于更好地提高反应速率的同时有利于更好地提高反应产物的纯度，使得制备所得的减水剂更加不容易受到骨料的含泥量以及含粉量的影响，有利于更好地提高减水剂的减水率，有利于更好地提高砂浆的流动度，使得混凝土的坍落度更小的同时有利于更好地提高混凝土的抗压强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述链转移剂为2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯。

通过采用上述技术方案，通过采用2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯作为链转移剂，有利于更好地提高反应的转化率，有利于反应物更好地完全转化成产物，从而有利于更好地提高制备所得的减水剂的减水率，有利于更好地提高混凝土的流动度，使得混凝土的坍落度更小的同时有利于更好地提高混凝土的抗压强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述步骤s5中用于调节ph的碱液为氢氧化钠溶液。

通过采用上述技术方案，通过采用氢氧化钠溶液作为碱液以调节ph值，有利于更好地提高ph值的调节准确度的同时使得加入的碱液更加不容易对减水剂的性能产生影响，从而使得减水剂的减水率更加不容易受到骨料中的含泥量以及含粉量的影响，进而有利于更好地提高砂浆的流动度，使得混凝土的坍落度更小的同时使得混凝土的抗压强度更高。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种高减水型减水剂，采用上述高减水型减水剂的制备方法制备所得。

通过采用上述技术方案，通过采用上述制备方法制备高减水型减水剂，使得制备所得的减水剂更加不容易受到骨料的含泥量以及含粉量的影响，从而有利于更好提高减水型减水剂的减水率，有利于更好地提高砂浆的流动度，使得混凝土的坍落度更小的同时使得混凝土的抗压强度更高。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过采用特定比例的组合物a、单体b以及单体c反应形成减水剂，有利于更好地增强减水剂的抗吸附性，使得骨料中的粘土以及石粉等更加不容易对减水剂的减水率产生影响，有利于更好地提高减水剂的减水率，使得混凝土的流动度、坍落度以及抗压强度等性能更好；

2.通过控制反应过程中的反应条件，有利于更好地提高反应的转化率，使得反应产率以及产物的纯度更高，有利于更好地提高制备所得的减水剂的减水率，使得减水剂的减水效果更好；

3.通过采用特定的反应物互相配合反应，有利于更好地促进反应的进行，使得反应的产率以及产物纯度更高，有利于更好地提高减水剂的减水率，使得砂浆的流动度、混凝土的坍落度以及抗压强度等性能更好。

附图说明

图1是本发明中高减水型减水剂的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种高减水型减水剂的制备方法，包括以下步骤：

s1、在带有搅拌器和温度计的四口烧瓶中加入去离子水3kg以及组合物a35kg，水浴加热至45℃，并搅拌至组合物a完全溶解后，形成预混合物。

s2、恒定四口烧瓶中的温度为45℃，先将还原剂3kg与链转移剂1kg混合搅拌均匀，形成混合溶液，边搅拌边向预混合物中加入引发剂1kg，然后采用恒流泵控制流速并依次滴加单体b10kg以及单体c15kg，同时，另外滴加还原剂与链转移剂混合均匀形成的混合溶液，使得单体b、单体c以及混合溶液均在2h滴加完成，随后继续搅拌并保温反应1.5h。

s3、反应结束后，滴加碱液调节ph至6，即得高减水型减水剂。

在本实施例中，组合物a为丙烯磺酸，还原剂为亚硫酸钠，链转移剂为亚硫酸氢钠，引发剂为过硫酸钠，单体b为丙烯酸，单体c为丙烯酰胺，碱液为氨水。

实施例2

与实施例1的区别在于：

步骤s1中水浴加热至53℃。

步骤s2中恒定四口烧瓶中的温度为53℃，加入单体b、单体c以及还原剂以及混合溶液后，搅拌并保温反应1.8h。

步骤s3中调节ph至7。

同时，反应的各组分的用量如下：

去离子水5kg；组合物a10kg；引发剂2kg；单体b15kg；单体c20kg；还原剂5kg；链转移剂2kg。

实施例3

与实施例1的区别在于：

步骤s1中水浴加热至60℃。

步骤s2中恒定四口烧瓶中的温度为60℃，加入单体b、单体c以及还原剂以及混合溶液后，搅拌并保温反应2h。

步骤s3中调节ph至8。

同时，反应的各组分的用量如下：

去离子水4kg；组合物a22.5kg；引发剂3kg；单体b12.5kg；单体c17.5kg；还原剂4kg；链转移剂3kg。

实施例4

与实施例1的区别在于：

步骤s1中水浴加热至50℃。

步骤s2中恒定四口烧瓶中的温度为50℃，加入单体b、单体c以及还原剂以及混合溶液后，搅拌并保温反应1.5h。

步骤s3中调节ph至7.5。

同时，反应的各组分的用量如下：

去离子水4.5kg；组合物a15kg；引发剂2.5kg；单体b14kg；单体c19kg；还原剂4.5kg；链转移剂2.5kg。

实施例5

与实施例4的区别在于：组合物a为甲基丙烯磺酸。

实施例6

与实施例4的区别在于：组合物a为乙烯基丙磺酸。

实施例7

与实施例4的区别在于：组合物a由10kg丙烯磺酸与5kg甲基丙烯磺酸均匀混合而成。

实施例8

与实施例4的区别在于：组合物a由10kg丙烯磺酸与5kg乙烯基磺酸均匀混合而成。

实施例9

与实施例4的区别在于：组合物a由5kg甲基丙烯磺酸与10kg乙烯基磺酸均匀混合而成。

实施例10

与实施例4的区别在于：组合物a由7kg丙烯磺酸、5kg甲基丙烯磺酸与3kg乙烯基磺酸均匀混合而成。

实施例11

与实施例4的区别在于：组合物a由10kg丙烯磺酸、2kg甲基丙烯磺酸与6kg乙烯基磺酸均匀混合而成。

实施例12

与实施例4的区别在于：组合物a由8kg丙烯磺酸、3kg甲基丙烯磺酸与4kg乙烯基磺酸均匀混合而成。

实施例13

与实施例12的区别在于：单体b为乙基丙烯酸。

实施例14

与实施例12的区别在于：单体b为甲基丙烯酸。

实施例15

与实施例14的区别在于：单体c为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。

实施例16

与实施例15的区别在于：引发剂为过硫酸钾。

实施例17

与实施例15的区别在于：还原剂为硼氢化钠。

实施例18

与实施例15的区别在于：链转移剂为2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯。

实施例19

与实施例15的区别在于：步骤s3中调节ph的碱液为质量浓度为5％的氢氧化钠溶液。

实施例20

与实施例15的区别在于：引发剂为过硫酸钾，同时，还原剂为硼氢化钠，链转移剂为2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯，且步骤s3中调节ph的碱液为质量浓度为5％的氢氧化钠溶液。

比较例1

与实施例4的区别在于：

反应的各组分的用量如下：

去离子水2kg；组合物a36kg；引发剂4kg；单体b9kg；单体c14kg；还原剂2kg；链转移剂0.5kg。

比较例2

与实施例4的区别在于：

反应的各组分的用量如下：

去离子水6kg；组合物a9kg；引发剂0.5kg；单体b16kg；单体c21kg；还原剂6kg；链转移剂4kg。

实验1

根据gb/t8077-2012《混凝土外加剂均质性试验方法》中的水泥砂浆流动度的相关标准进行测试，检测初始砂浆流动度(mm)以及1h砂浆流动度(mm)，以不同的吸附型细集料代替标准砂，细集料分别选用石场环保回收石粉、环保回收磨细骨料、河砂，水灰比为0.5，减水剂掺量2.0％，并以市售的聚羧酸减水剂作为空白组。

在本实验中，聚羧酸减水剂采用济南东宙伟业化工有限公司的货号为1的聚羧酸减水剂。

其中，石场环保回收石粉的细度模数为3.2，含泥量为6.9％；环保回收磨细骨料的细度模数为3.0，含泥量为7.3％；河砂的细度模数为2.6，含泥量为5.9％。

实验1的检测数据见表1。

表1

实验2

根据gb/t8076-2008《混凝土外加剂》中的6.5.2减水率测定的测定方法检测以上实施例以及比较例制备所得的高减水型减水剂的减水率(％)。

实验2的检测数据见表2。

表2

实验3

根据gb/t50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的3.1坍落度与坍落扩展度法检测混凝土的初始坍落度(mm)、拓展度(mm)以及1h坍落度(mm)、拓展度(mm)，以不同程度吸附的细集料作为替换，细集料分别选用石场环保回收石粉、河砂1、河砂2以及环保回收磨细骨料，减水剂掺量为3.5％，并以市售的聚羧酸减水剂作为空白组。

在本实验中，聚羧酸减水剂采用济南东宙伟业化工有限公司的货号为1的聚羧酸减水剂。

其中，石场环保回收石粉的细度模数为3.2，含泥量为6.9％；河砂1的细度模数为2.6，含泥量为5.9％；河砂2的细度模数为2.7，含泥量为2％；环保回收磨细骨料的细度模数为3.0，含泥量为7.3％。

其中用于检测的混凝土的配合比如下：水泥240kg/m³；矿粉60kg/m³；粉煤灰60kg/m³；砂780kg/m³；石1050kg/m³；水160kg/m³。

实验3的检测数据见表3。

表3

实验4

根据gbj51-85《普通混凝土力学性能试验方法》中的第三章立方抗压强度试验检测实验3中的混凝土的3d抗压强度(mpa)、7d抗压强度(mpa)以及28d抗压强度(mpa)。

实验4的检测数据见表4。

表4

根据表1中回收石粉、回收磨细骨料以及河砂的空白组与实施例的数据对比可得，当骨料中的含泥量以及含粉量较高时，容易吸附减水剂，从而容易使得减水剂的减水效率受到影响，进而容易对砂浆的流动度、混凝土的坍落度以及混凝土的抗压强度等性能造成影响；而通过在混凝土中加入本发明制备所得的高减水型减水剂，有利于更好地抵抗骨料中的粘土或石粉对减水剂的吸附作用，从而使得高减水型减水剂的减水效果更加不容易受到骨料的含泥量以及含粉量的影响。同时，根据表1中标准砂的空白组与实施例的数据对比可得，通过加入本发明制备所得的高减水型减水剂，不会对混凝土的坍落度以及抗压强度造成影响，甚至还在一定程度上有利于更好地提高砂浆的流动度。

根据表1、表3以及表4的实施例与空白组的数据对比可得，通过在混凝土中加入本发明制备所得的减水剂，不仅对混凝土的性能不会造成负面的影响，还在一定程度上有利于更好地降低混凝土的坍落度的同时有利于更好地提高混凝土的抗压强度。

根据表1-表4中实施例4与比较例1-2的数据对比可得，只有当各组分在特定比例下发生反应时，才能使得反应生成的高减水型减水剂更好地抵抗骨料中的粘土以及石粉的吸附，使得减水剂的减水率更高，同时，还有利于更好地提高混凝土的砂浆流动度、坍落度以抗压强度等性能。

根据表1-表4中实施例4-12的数据对比可得，通过控制组合物a的组成成分以及各组分的用量，有利于组合物a更好地与单体b以及单体c配合反应，使得制备所得的减水剂的减水率更高，同时，使得砂浆的流动度更高，有利于更好地降低混凝土的坍落度的同时有利于更好地提高混凝土的抗压强度；同时，只有通过采用丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸与乙烯基丙烯磺酸互相协同配合以形成组合物a时，才能更好地提高制备所得的减水剂的减水率，使得混凝土的砂浆流动度、坍落度以及抗压强度的性能更好，缺少了任一组分，均容易产生较大的影响。

根据表1-表4中实施例12-20的数据对比可得，通过控制反应过程中所采用的原料，有利于更好地促进反应的进行，使得反应所得的减水剂的减水率更高，从而有利于更好地提高砂浆的流动度，使得混凝土的坍落度更低的同时有利于更好地提高混凝土的抗压强度。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。