一种复合功能型聚羧酸减水剂的制备方法

本发明属于建筑行业中混凝土用聚羧酸减水剂，具体涉及一种采用氧化还原体系合成一种复合功能型聚羧酸减水剂的方法。

背景技术：

1、相比与上两代木质素减水剂、萘系减水剂，聚羧酸系减水剂因其具有掺量低、分散性能好、减水率高、硬化混凝土收缩小、碱含量低、无氯以及绿色环保等优点，被广泛应用于现代建筑行业，但是第三代聚羧酸系减水剂在应用过程中也存在部分问题。

2、常见的黏土包括蒙脱土、高岭石和伊利石等类型, 研究表明聚羧酸系减水剂对砂石中的含泥量比较敏感，粘土对聚羧酸系减水剂的吸附强度大概是水泥颗粒对其吸附强度的500~1000倍，其中对聚羧酸系减水剂吸附强度最大的就是蒙脱土，少量的粘土就会使聚羧酸系减水剂的分散性能大打折扣，含泥量稍有提高时，也会显著提升混凝土拌合物的坍落度损失。此外，蒙脱土本身也是一种具有很强吸水膨胀能力的黏土，会在其表面和层间吸附水分子。若要实现混凝土拌合物在砂石含泥量较高的情况下使坍落度损失减少，须赋予聚羧酸减水剂优异的抗泥以及保坍性能。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明公开了一种抗泥性能较好且兼具保坍性能的聚羧酸减水剂及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

3、以改性聚醚异戊烯醇聚氧乙烯醚（tpeg-2400）为功能大单体，甲基酰氧乙基三甲基氯化铵（dmc）、2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯、丙烯酸（aa）和顺丁烯二酸酐（ma）为功能小单体，以过氧化氢—抗坏血酸（vc）氧化还原体系为引发剂，以巯基丙酸（mpa）为链转移剂，通过水溶液自由基聚合法制备一种兼具抗泥性能和保坍性能的复合功能型聚羧酸减水剂。

4、具体的，一种复合功能型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：

5、（1）将去离子水、异戊烯醇聚氧乙烯醚、2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯、顺丁烯二酸酐混合并升温搅拌形成大单体共聚底液；

6、（2）将丙烯酸、甲基酰氧乙基三甲基氯化铵以及去离子水混合溶解形成a液；

7、（3）将巯基丙酸、抗坏血酸以及去离子水混合溶解形成b液；

8、（4）将大单体共聚底液在水浴中升温，同时加入过氧化氢，然后将a液和b液滴加至大单体共聚底液中，待滴加结束后停止搅拌继续保温反应；

9、（5）待保温反应结束，常温冷却至25-30℃后，加碱中和调节ph值，得到固含量35%-45%的褐黄色粘稠液体，即为复合功能型聚羧酸减水剂。

10、其中，重量份组成如下：异戊烯醇聚氧乙烯醚100份、2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯1.63-3.27份、顺丁烯二酸酐0.82-4.09份、丙烯酸6-12份、甲基酰氧乙基三甲基氯化铵2.16-10.82份、引发剂1.18-1.36份、链转移剂0.25-1.27份、去离子水152-188份。

11、进一步地，步骤（1）中，按重量份计，异戊烯醇聚氧乙烯醚100份、2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯1.63-3.27份、顺丁烯二酸酐0.82-4.09份、去离子水52-63份。

12、进一步地，步骤（1）中，升温至40-55℃。

13、进一步地，步骤（2）中，按重量份计，丙烯酸6-12份、甲基酰氧乙基三甲基氯化铵2.16-10.82份、去离子水50-56份。

14、进一步地，步骤（3）中，按重量份计，巯基丙酸0.25-1.27份、抗坏血酸0.19-0.28份、去离子水50-69份。

15、进一步地，步骤（4）中，按重量份计，过氧化氢0.99-1.08份。

16、进一步地，步骤（4）中，a液的滴加时间为1.5-3.5h，b液的滴加时间为2-4h。

17、进一步地，步骤（4）中，保温反应的时间为1.5-2.5h，保温反应的温度为40-55℃。

18、进一步地，步骤（5）中，碱为氢氧化钠。

19、进一步地，步骤（5）中，加碱中和调节ph值至6-7。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

21、在制备方法上，本发明先将去离子水、异戊烯醇聚氧乙烯醚、2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯、顺丁烯二酸酐混合并升温搅拌形成大单体共聚底液，先在异戊烯醇聚氧乙烯醚长链上引入2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯、顺丁烯二酸酐功能基团，防止这两个功能基团与甲基酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸互相竞争，随后用蠕动泵缓慢加入甲基酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸，使这两个官能基团能充分引入到异戊烯醇聚氧乙烯醚的长链上，也能让聚合反应的副产物减少，使反应充分。

22、在功能基团上，本发明的复合功能型聚羧酸减水剂引入抗泥功能基团甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，保坍功能基团顺丁烯二酸酐以及2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯。由于抗泥功能基团甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵特殊的长链结构，大大增强空间位阻作用，而甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的叔胺基团的带强正电性会优先对水泥颗粒吸附，增加水泥流动性、抗泥性能。酸酐基团的特殊结构会水解生成两个羧基官能团，不仅与水泥颗粒表面形成氢键加强了减水剂对水泥颗粒的化学吸附，而且两个羧基官能团也大大增加了短侧链的静电斥力以及长侧链的空间位阻作用。而2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯不仅能水解生成羧基，增加短侧链的静电斥力以及长侧链的空间位阻作用，而且由于氰基的强吸附性，会增强对水泥拌合物颗粒之间的吸附。这几个特殊的基团大大增加水泥颗粒在粘土存在的条件下的分散性，具有优良的抗泥性能以及不错的保坍性能。因此，本发明合成的复合功能型聚羧酸减水剂在具有较好的抗泥性能的同时，也拥有着优良的保坍性能。

技术特征：

1.一种复合功能型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种复合功能型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，按重量份计，异戊烯醇聚氧乙烯醚100份、2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯1.63-3.27份、顺丁烯二酸酐0.82-4.09份、去离子水52-63份。

3.根据权利要求1所述的一种复合功能型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，升温至40-55℃。

4.根据权利要求1所述的一种复合功能型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，按重量份计，丙烯酸6-12份、甲基酰氧乙基三甲基氯化铵2.16-10.82份、去离子水50-56份。

5.根据权利要求1所述的一种复合功能型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，按重量份计，巯基丙酸0.25-1.27份、抗坏血酸0.19-0.28份、去离子水50-69份。

6.根据权利要求1所述的一种复合功能型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，按重量份计，过氧化氢0.99-1.08份。

7.根据权利要求1所述的一种复合功能型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，a液的滴加时间为1.5-3.5h，b液的滴加时间为2-4h。

8.根据权利要求1所述的一种复合功能型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，保温反应的时间为1.5-2.5h，保温反应的温度为40-55℃。

9.根据权利要求1所述的一种复合功能型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，碱为氢氧化钠。

10.根据权利要求9所述的一种复合功能型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，加碱中和调节ph值至6-7。

技术总结
本申请公开了一种复合功能型聚羧酸减水剂的制备方法；以改性聚醚异戊烯醇聚氧乙烯醚为功能大单体，甲基酰氧乙基三甲基氯化铵、2‑氰基‑3‑乙氧基丙烯酸乙酯、丙烯酸、顺丁烯二酸酐为功能小单体，以过氧化氢—抗坏血酸氧化还原体系为引发剂，以巯基丙酸为链转移剂，通过水溶液自由基聚合法制备一种兼具抗泥性能和保坍性能的复合功能型聚羧酸减水剂；该减水剂与市售普通聚羧酸减水剂相比，在黏土存在的情况下不仅能保持优良的分散性能且同时具有良好的保坍性能。

技术研发人员：王海,莫祥银,林军
受保护的技术使用者：南京师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13