一种高保坍性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，它涉及一种高保坍性聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术：

1、近几年，随着各地高速公路、房屋、高铁及路面建设等基础建设的不断发展，混凝土成为了建筑工程中应用最多的材料。聚羧酸减水剂是一种减少混凝土拌和用水量的外加剂，可提高混凝土强度，改善混凝土的流动性、抗冻性和抗渗性。但在实际应用中，聚羧酸减水剂作用于混凝土时，经常会出现混凝土工作性能不稳定，坍落度损失较快的问题，导致聚羧酸减水剂应用于混凝土中保坍性较差，难以保证混凝土质量。

2、相关技术中，在聚羧酸减水剂中加入马来酸酐与异丁烯共聚物、丙烯酸交联聚合物以及梳型接枝共聚物以控制坍落度损失，但坍落度的保持时间不长，且还存在易在高温条件下失效，减水率降低的情况。

技术实现思路

1、为了提高聚羧酸减水剂的保坍性，本技术提供了一种高保坍性聚羧酸减水剂及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种高保坍性聚羧酸减水剂，其采用如下技术方案：

3、一种高保坍性聚羧酸减水剂，其包括如下重量份的原料：epeg大单体200-250份、丙烯酸20-30份、保坍功能单体10-20份、甲醛次硫酸氢钠0.5-0.6份、双氧水3-4份和巯基乙酸0.6-0.8份；所述保坍功能单体为聚乙二醇二丙烯酸酯改性处理的酯化氧化石墨烯。

4、本技术聚羧酸减水剂可选用epeg大单体200-250份、丙烯酸20-30份、保坍功能单体10-20份、甲醛次硫酸氢钠0.5-0.6份、双氧水3-4份和巯基乙酸0.6-0.8份，可选用各自范围内的任一值，且能提高聚羧酸减水剂的保坍性，且当epeg大单体230份、丙烯酸25份、保坍功能单体15份、甲醛次硫酸氢钠0.55份、双氧水3.5份和巯基乙酸0.7份，效果最佳。

5、通过采用上述技术方案，epeg大单体为乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚，其具有较高的反应活性，更适宜在低温条件下和较短时间内合成聚羧酸减水剂，生产过程大幅简化，提高了生产效率，另外，采用epeg大单体所得到的聚羧酸减水剂具有更均匀分布的共聚物结构，表现出更好的分散性能，提高了混凝土的工作性能。丙烯酸则与epeg大单体进行了二元共聚反应合成聚羧酸减水剂。采用聚乙二醇二丙烯酸酯改性处理的酯化氧化石墨烯作为保坍功能单体可明显改善聚羧酸减水剂的保坍性。

6、甲醛次硫酸氢钠作为还原剂加入，具有强还原性，能够防止减水剂中过多的羟基造成水泥被瞬间吸附，提高混凝土的坍落度保持能力。双氧水作为氧化剂加入，抑制自由基的聚合，并抑制聚羧酸颜色的变化。巯基乙酸作为链转移剂加入，在聚羧酸减水剂合成中起到调节聚羧酸分子量的作用。

7、作为优选：一种高保坍性聚羧酸减水剂，其包括如下重量份的原料：epeg大单体210-240份、丙烯酸22-28份、保坍功能单体14-18份、甲醛次硫酸氢钠0.52-0.58份、双氧水3.2-3.8份、巯基乙酸0.65-0.75份和去离子水242-248份。

8、本技术聚羧酸减水剂可选用epeg大单体210-240份、丙烯酸22-28份、保坍功能单体14-18份、甲醛次硫酸氢钠0.52-0.58份、双氧水3.2-3.8份、巯基乙酸0.65-0.75份和去离子水242-248份，可选用各自范围内的任一值，且能提高聚羧酸减水剂的保坍性。

9、作为优选：所述保坍功能单体通过如下操作步骤制备得到：

10、1.将2-4kg氧化石墨烯与10-20kg单硬脂酸甘油酯混合，搅拌均匀，加至350-450ml的甘油中溶解，除去甘油，洗涤干燥，得到酯化氧化石墨烯；

11、将1-3kg酯化改性后的氧化石墨烯加至3.5-4.5l的乙醇水溶液中，加入3-10kg聚乙二醇二丙烯酸酯，于65-75℃搅拌反应，冷却，过滤，洗涤干燥，得到保坍功能单体。

12、通过采用上述技术方案，先将氧化石墨烯与单硬脂酸甘油酯混合，再加入有机溶剂中溶解，便于氧化石墨烯酯化，然后除去有机溶剂甘油，经洗涤干燥，得到酯化氧化石墨烯，将酯化后的氧化石墨烯与聚乙二醇二丙烯酸酯混合，搅拌反应，提高保坍功能单体在聚羧酸减水剂合成中的分散性，另外，聚乙二醇二丙烯酸酯一方面为保坍单体，可提高聚羧酸减水剂的保坍性。

13、作为优选：所述酯化氧化石墨烯与聚乙二醇二丙烯酸酯的质量比为1：（2-4）。

14、通过采用上述技术方案，调节酯化氧化石墨烯与聚乙二醇二丙烯酸酯的质量比，提高了酯化氧化石墨烯在聚羧酸减水剂合成中的保坍作用。

15、作为优选：所述丙烯酸与epeg大单体的重量份配比为1：（8-10）。

16、通过采用上述技术方案，调节丙烯酸与epeg大单体的重量份配比，可进一步提高聚羧酸减水剂的保坍性。

17、作为优选：所述高保坍性聚羧酸减水剂还包括如下重量份原料：2,6-二叔丁基对甲基苯酚0.1-0.3份和对苯二酚单甲醚0.05-0.1份。

18、通过采用上述技术方案，对苯二酚单甲醚与2,6-二叔丁基对甲基苯酚具有阻聚作用，两者混合加入可减少不饱和双键的破坏率，从而提高聚羧酸减水剂的合成有效含量，从而提高聚羧酸减水剂的保坍性。

19、作为优选：所述对苯二酚单甲醚与2,6-二叔丁基对甲基苯酚的重量份配比为1：（2-5）。

20、通过采用上述技术方案，调节对苯二酚单甲醚与2,6-二叔丁基对甲基苯酚的重量份配比，可进一步提高聚羧酸减水剂的保坍性。

21、第二方面，本技术提供一种上述任一项高保坍性聚羧酸减水剂的制备方法。

22、一种高保坍性聚羧酸减水剂的制备方法，其包括如下操作步骤：

23、将丙烯酸加至去离子水中，加入硫基乙酸，搅拌溶解，得到混合液a；所述混合液a中丙烯酸与去离子水的质量比为1：（2.5-3.5）；

24、将甲醛次硫酸氢钠加至去离子水中，搅拌溶解，得到混合液b；所述混合液b中甲醛次硫酸氢钠与去离子水的质量比为1：（58-60）；

25、将epeg大单体和保坍功能单体加至去离子水中，搅拌，加入引发剂，搅拌，同时滴加混合液a和混合液b，于25-35℃搅拌反应，得到聚羧酸减水剂；所述去离子水与epeg大单体的质量比为1：（1-1.2）。

26、第三方面，本技术提供一种上述任一项高保坍性聚羧酸减水剂的制备方法。

27、一种高保坍性聚羧酸减水剂的制备方法，其包括如下操作步骤：

28、将丙烯酸加至去离子水中，加入硫基乙酸，搅拌溶解，得到混合液a；所述混合液a中丙烯酸与去离子水的质量比为1：（2.5-3.5）；

29、将甲醛次硫酸氢钠加至去离子水中，搅拌溶解，得到混合液b；所述混合液b中甲醛次硫酸氢钠与去离子水的质量比为1：（58-60）；

30、将epeg大单体、对苯二酚单甲醚与2,6-二叔丁基对甲基苯酚和保坍功能单体加至去离子水中，搅拌，加入引发剂，搅拌，同时滴加混合液a和混合液b，于25-35℃搅拌反应，得到聚羧酸减水剂；所述去离子水与epeg大单体的质量比为1：（1-1.2）。

31、作为优选：所述滴加混合液a的时间长于滴加混合液b时间，且长5-15min。

32、通过采用上述技术方案，使滴加混合液a的时间长于滴加混合液b时间，提高聚羧酸减水剂的合成效果。

33、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

34、（1）本技术通过控制聚羧酸减水剂各原料的种类和掺量，并调节丙烯酸与epeg大单体的重量份配比，使加入聚羧酸减水剂的混凝土的0h、2h和4h的坍落度分别为240-250mm、225-230mm和205-210mm，提高了聚羧酸减水剂的保坍性。

35、 （2）本技术通过在聚羧酸减水剂原料中加入对苯二酚单甲醚与2,6-二叔丁基对甲基苯酚，并调节二者配比，使混凝土的0h、2h和4h的坍落度为250mm、235mm和215-220mm，进一步提高了聚羧酸减水剂的保坍性。

36、（3）本技术通过控制滴加混合液a的时间长于滴加混合液b时间，使混凝土的0h、2h和4h的坍落度为250-255mm、235-240mm和220-225mm，进一步提高了聚羧酸减水剂的保坍性。

37、（4）本技术在制备保坍功能单体通过调节酯化氧化石墨烯与聚乙二醇二丙烯酸酯的质量比，使混凝土的0h、2h和4h的坍落度为255-260mm、240-245mm和230-235mm，进一步提高了聚羧酸减水剂的保坍性。