[0001]
本发明涉及建筑材料外加剂的技术领域，特别是一种水泥基材料降粘剂及其制备方法。
背景技术：
[0002]
目前建筑工程项目中常通过降低水胶比来满足水泥基材料的高强度需求，同时掺入大量减水剂来保证水泥基材料的施工性能。随着水胶比降低，减水剂掺量不断提高，尽管水泥基材料仍具有合适的坍落度，但其粘度却越来越大，流淌越来越慢，搅拌和泵送的阻力增大，给施工和设备带来不利影响，对于低水胶比高强水泥基材料尤甚。有些工程项目通过进一步增加减水剂掺量来降低水泥基材料的粘度，但作用很有限。这是由于低水胶比高强水泥基材料的水相体积分数小，减水剂尤其是聚羧酸减水剂，其分子彼此靠近发生分子缠结，其支链聚氧乙烯醚链段能通过氢键结合大量水形成次级交联结构。而对于脂肪族系、萘系和氨基磺酸系减水剂，则因分散能力远不及聚羧酸减水剂而在高强水泥基材料中很少应用。
[0003]
针对高强水泥基材料的粘度大的问题，目前主要通过无机和有机两方面来解决。无机方面是将各类无机材料进行复配，利用无机颗粒的滚珠效应和级配优化来降低水泥基材料中颗粒的作用力而达到降粘效果，掺量通常较高且会对高强水泥基材料的性能产生负面影响。有机方面是通过有机合成降粘型减水剂或辅助型降粘剂来降低高强水泥基材料的粘度，其降粘效果和作用机理类似于减水剂，能提高高强水泥基材料的分散性，但降粘效果有限。因而时至今日，低水胶比高强水泥基材料因粘度大带来的问题仍没有得到很好的解决，相关研究仍待进一步深入。
[0004]
有鉴于此，本发明人专门设计了一种水泥基材料降粘剂及其制备方法，本案由此产生。
技术实现要素：
[0005]
为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：
[0006]
本发明提供一种水泥基材料降粘剂，用于掺加了聚羧酸减水剂的水泥基材料，包括：
[0007]
30～65份聚丙二醇；
[0008]
10～40份二缩水甘油醚；
[0009]
0.1～5份催化剂；
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15～50份氨基苯磺酸盐；
[0011]
80～150份去离子水。
[0012]
进一步的，所述降粘剂的分子量不超过2000。
[0013]
进一步的，所述聚丙二醇与二缩水甘油醚的摩尔比为1:4～1:1。
[0014]
进一步的，所述二缩水甘油醚与氨基苯磺酸盐的摩尔比为1:1～4:1。
[0015]
进一步的，所述催化剂用量为聚丙二醇与二缩水甘油醚总质量的0.4％～3％
[0016]
进一步的，所述聚丙二醇的分子量不超过1000。
[0017]
进一步的，所述二缩水甘油醚为二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、季戊二醇二缩水甘油醚中的一种或任意两种及以上的混合物。
[0018]
进一步的，所述氨基苯磺酸盐为2-氨基苯磺酸钠、3-氨基苯磺酸钠、4-氨基苯磺酸钠、2,4-二氨基苯磺酸钠中的一种或任意两种及以上的混合物。
[0019]
进一步的，所述催化剂为三乙胺、吡啶、n,n-二甲基苯胺、n,n-二甲基苄胺、三苯基膦、三氟化硼/乙醚络合物中的一种或任意两种及以上的混合物。
[0020]
本发明还提供一种水泥基材料降粘剂的制备方法，包括如下步骤：
[0021]
(1)将聚丙二醇和二缩水甘油醚混合均匀并加热至90～150℃，在催化剂催化下反应4～8h，生成端环氧聚丙二醇；
[0022]
(2)将氨基苯磺酸盐溶于溶剂n,n-二甲基甲酰胺并加热至80～120℃，缓慢往其中加入端环氧聚丙二醇，反应5～10h后减压蒸馏除去溶剂，再加入去离子水配成50％固含量的降粘剂。
[0023]
本发明的有益效果如下：
[0024]
第一，在结构单元上，聚丙二醇链段比聚氧乙烯醚链段多了一个甲基，结构上的相似使得降粘剂与聚羧酸减水剂具有很好的相容性。聚丙二醇由于甲基的存在不易与水形成氢键，因此降粘剂与聚羧酸减水剂相容后会阻碍聚氧乙烯醚链段与水形成次级交联结构，从而降低水泥基材料的粘度；
[0025]
第二，降粘剂含有苯环及磺酸基，较大的刚性和同种电荷排斥力阻碍聚羧酸减水剂分子的缠结，而且降粘剂分子量小，本身不发生分子缠结，水泥基材料的粘度因此得以降低；
[0026]
第三，降粘剂固体份掺量为聚羧酸减水剂固体份的4％～10％时，水泥基材料的粘度明显降低，因而具有掺量少成本低的优点。
具体实施方式
[0027]
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
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实施例1
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(1)将20.0g的聚丙二醇200和13.0g的二缩水甘油醚混合均匀并加热至90℃，在0.33g的三氟化硼/乙醚络合物催化下反应4h，生成33.0g的单环氧聚丙二醇；
[0030]
(2)将19.5g的4-氨基苯磺酸钠溶于110.0g的溶剂n,n-二甲基甲酰胺并加热至95℃，缓慢往其中加入33.0g的单环氧聚丙二醇，反应5h后减压蒸馏除去溶剂，再加入52.5g的去离子水配成50％固含量的降粘剂。
[0031]
实施例2
[0032]
(1)将40.0g的聚丙二醇400和18.8g的丙二醇二缩水甘油醚混合均匀并加热至110℃，在1.47g的吡啶催化下反应6h，生成58.8g的单环氧聚丙二醇；
[0033]
(2)将19.5g的3-氨基苯磺酸钠溶于160.0g的溶剂n,n-二甲基甲酰胺并加热至105
℃，缓慢往其中加入58.8g的单环氧聚丙二醇，反应6.5h后减压蒸馏除去溶剂，再加入78.3g的去离子水配成50％固含量的降粘剂。
[0034]
实施例3
[0035]
(1)将40.0g的聚丙二醇400和20.2g的丁二醇二缩水甘油醚混合均匀并加热至130℃，在1.20g的n,n-二甲基苄胺催化下反应7h，生成60.2g的单环氧聚丙二醇；
[0036]
(2)将21.0g的2,4-二氨基苯磺酸钠溶于170.0g的溶剂n,n-二甲基甲酰胺并加热至110℃，缓慢往其中加入60.2g的单环氧聚丙二醇，反应8h后减压蒸馏除去溶剂，再加入81.2g的去离子水配成50％固含量的降粘剂。
[0037]
实施例4
[0038]
(1)将60.0g的聚丙二醇600和37.6g的丙二醇二缩水甘油醚混合均匀并加热至130℃，在2.73g的n,n-二甲基苄胺催化下反应8h，生成97.6g的双环氧聚丙二醇；
[0039]
(2)将39.0g的4-氨基苯磺酸钠溶于300.0g的溶剂n,n-二甲基甲酰胺并加热至110℃，缓慢往其中加入97.6g的双环氧聚丙二醇，反应8h后减压蒸馏除去溶剂，再加入136.6g的去离子水配成50％固含量的降粘剂。
[0040]
实施例5
[0041]
(1)将100.0g的聚丙二醇1000和39.0g的二缩水甘油醚混合均匀并加热至140℃，在4.17g的三苯基膦催化下反应8h，生成139.0g的三环氧聚丙二醇；
[0042]
(2)将58.5g的4-氨基苯磺酸钠溶于400.0g的溶剂n,n-二甲基甲酰胺并加热至120℃，缓慢往其中加入139.0g的三环氧聚丙二醇，反应10h后减压蒸馏除去溶剂，再加入197.5g的去离子水配成50％固含量的降粘剂。
[0043]
将上述5个实施例所制得的降粘剂与自制聚羧酸减水剂加入水泥砂浆中拌和，之后采用标准gb50119-2013《混凝土外加剂技术应用规范》附录a中的砂浆扩展度筒测定水泥砂浆的初始及1h后的倒坍时间，并与只加自制聚羧酸减水剂的对比样1和2比较，结果见表1，表1中聚羧酸减水剂和降粘剂掺量均为固体份占水泥质量的比例。水泥砂浆的原料采用基准水泥pi 42.5、标准砂和自来水，水胶比为0.25，胶砂比为1:2。
[0044]
表1各实施例与对比样的倒坍时间
[0045]
试样名称聚羧酸减水剂掺量/％降粘剂掺量/％初始倒坍时间/s1h后倒坍时间/s实施例10.30.0183027实施例20.30.0182020实施例30.30.0182322实施例40.30.0181817实施例50.30.0182725对比样10.3
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4863对比样20.318
--
5851
[0046]
由表1可以看出，只掺加聚羧酸减水剂的水泥砂浆倒坍时间长，粘度大，而加入实施例中的降粘剂后，水泥砂浆的粘度显著降低。
[0047]
综上所述，本发明在结构单元上，聚丙二醇链段比聚氧乙烯醚链段多了一个甲基，结构上的相似使得降粘剂与聚羧酸减水剂具有很好的相容性。聚丙二醇由于甲基的存在不易与水形成氢键，因此降粘剂与聚羧酸减水剂相容后会阻碍聚氧乙烯醚链段与水形成次级交联结构，从而降低水泥基材料的粘度；降粘剂含有苯环及磺酸基，较大的刚性和同种电荷
排斥力阻碍聚羧酸减水剂分子的缠结，而且降粘剂分子量小，本身不发生分子缠结，水泥基材料的粘度因此得以降低；降粘剂固体份掺量为聚羧酸减水剂固体份的4％～10％时，水泥基材料的粘度明显降低，因而具有掺量少成本低的优点。
[0048]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。