一种具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂及其制备方法与流程

本领域属于混凝土外加剂领域,特别是涉及一种具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着建筑行业的快速发展，建筑材料发展迅猛，其中混凝土作为最重要的建筑材料，一直备受关注。而减水剂作为一种重要的混凝土外加剂，在实际生产中发挥着巨大的的作用。高效减水剂在不损失混凝土坍落度的情况下，有效减少用水量，同时提高了混凝土的流动性，也增强了硬化混凝土的强度。

2、目前高效减水剂的减水率约在20％以上，但是大部分减水剂的保坍性能较差，因此在混凝土实际使用中存在坍落度损失较大的问题；在生产过程中需要添加一些其他外加剂来延长混凝土的硬化时间，这样就导致了混凝土的总体性能有所下降。

3、2021年5月7日公开的公开号为cn 112759725a的专利《一种新型抗泥保坍纳米聚羧酸减水剂及其制备方法》，其公开了聚羧酸减水剂由聚醚大单体，不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、苯乙烯类单体、抗泥交联剂、可聚合抗泥乳化剂通过乳液聚合合成的具有交联结构的聚合物纳米胶乳，其中抗泥交联剂是由聚醚多元醇和不饱和酸酐经过酯化反应得到的多官能度单体的至少一种，用量为单体总量的2～8％。但是其流动性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂及其制备方法，本发明产品较高的空间位阻效应，使得前期其具有较高的减水率，且在实际生产中混凝土能够保持较长时间的流动性。可以有效地解决聚羧酸减水剂虽然具有较高的减水率但是其保坍性能较差的问题。

2、本发明具体技术方案如下：

3、本发明提供的一种具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂，包括以下质量比原料：

4、异戊烯基聚乙二醇醚(tpeg)单体a、不饱和酸单体b、含苯环的小分子中间体单体c、链转移剂、引发剂、还原剂、液碱和水，质量比为，单体a：单体b：单体c：链转移剂：引发剂：还原剂：液碱：水＝(350～420)：(10～40)：(20～45)：(20～40)：(10～20)：(2～10)：(2～8)：(575-615)。

5、所述异戊烯基聚乙二醇醚(tpeg)单体a，其化学结构式如下所示：ch2＝c(ch3)ch2ch2o(ch2ch2o)nh，式中n是环氧乙烷的加成摩尔数，n为20～55，并且其相对分子质量为1000～2500。

6、所述不饱和酸单体b为甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸及马来酸酐中的一种或几种。

7、所述含苯环的小分子中间体单体c其化学结构式如下所示：(ch3)n-(c6h4)-ch3ooc-ch＝ch-cooch3-(c6h4)-(ch3)n，式中n为0或1，并且其相对分子质量为200～300。

8、所述含苯环的小分子中间体的制备：按照质量份，向回流反应装置中投加20份芳香醇类原料，10份浓硫酸和10份马来酸酐，升温至120℃，反应2h，反应结束后制得含苯环的小分子中间体。

9、所述芳香醇类原料选自苯甲醇、对甲基苯甲醇、邻甲基苯甲醇或间甲基苯甲醇中的一种或几种。

10、所述链转移剂为巯基乙醇、甲基丙烯磺酸钠或巯基丙酸中的一种或几种。

11、所述引发剂为过硫酸铵、过氧化氢、过硫酸钾、亚硫酸钠和硫代硫酸铵中的一种或几种。

12、所述还原剂为吊白块、l-抗坏血酸或硫酸亚铁中的一种或几种。

13、所述液碱选自氢氧化钠溶液，质量浓度为30％；

14、一种具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂的制备方法，具体为：

15、先将戊烯基聚乙二醇醚(tpeg)单体a和500-520份水，溶解后，投加引发剂，搅拌后，向所得混合溶液同时滴加a料溶液和b料溶液，a料溶液为不饱和酸单体b和30-40份水搅拌均匀形成的溶液，b料溶液为单体c、链转移剂、还原剂和25-35份水搅拌均匀形成的溶液，滴完后保温反应，反应结束后补10-20份水，投加液碱中和溶液ph值，继续搅拌，反应完成，制得具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂。

16、以上制备过程是在室温下进行的，保温是指保持室温下进行反应。

17、制备方法中，投加引发剂后搅拌20-30min；a料溶液滴加180～300min，b料溶液滴加190～330min，保证a料溶液在b料溶液滴完前10～30min滴完；所述保温反应，时间为60～180min；所述继续搅拌时间为10～20min。

18、现有技术常用的聚羧酸减水剂虽然具有较高的减水率，但是其保坍性能较差，因此在混凝土实际使用中存在坍落度损失较大的问题。而本发明提供了一种具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂及其制备方法，与现有技术相比，本发明减水剂在混凝土前期由于含有两个羧基以及两个较大的苯环，为其提供了一个较高的空间位阻效应，使得前期其具有较高的减水率。随着时间的延长，在碱性条件下酯基发生水解反应，聚羧酸减水剂主链上增加了两个羧基，其在水泥颗粒表面表现出负电性，由于静电斥力作用，混凝土仍然可以保持较好的流动性，这样在实际生产中混凝土能够保持较长时间的流动性。

技术特征：

1.一种具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂包括以下质量比原料：

2.根据权利要求1所述的具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述异戊烯基聚乙二醇醚(tpeg)单体a，其化学结构式为：ch2＝c(ch3)ch2ch2o(ch2ch2o)nh，式中n是环氧乙烷的加成摩尔数，n为20～55，并且其相对分子质量为1000～2500。

3.根据权利要求1所述的具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和酸单体b为甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸及马来酸酐中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述含苯环的小分子中间体单体c其化学结构式为：(ch3)n-(c6h4)-ch3ooc-ch＝ch-cooch3-(c6h4)-(ch3)n，式中n为0或1，并且其相对分子质量为200～300。

5.根据权利要求1所述的具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述含苯环的小分子中间体的制备：按照质量份，向回流反应装置中投加20份芳香醇类原料，10份浓硫酸和10份马来酸酐，升温至120℃，反应2h，反应结束后制得含苯环的小分子中间体。

6.根据权利要求5所述的具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述芳香醇类原料选自苯甲醇、对甲基苯甲醇、邻甲基苯甲醇或间甲基苯甲醇中的一种或几种。

7.根据权利要求5所述的具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述链转移剂为巯基乙醇、甲基丙烯磺酸钠或巯基丙酸中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过氧化氢、过硫酸钾、亚硫酸钠和硫代硫酸铵中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述还原剂为吊白块、l-抗坏血酸或硫酸亚铁中的一种或几种。

10.一种权利要求1-9任一项所述的具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：先将戊烯基聚乙二醇醚(tpeg)单体a和500-520份水，溶解后，投加引发剂，搅拌后，向所得混合溶液同时滴加a料溶液和b料溶液，a料溶液为不饱和酸单体b和30-40份水搅拌均匀形成的溶液，b料溶液为单体c、链转移剂、还原剂和25-35份水搅拌均匀形成的溶液，滴完后保温反应，反应结束后补10-20份水，投加液碱中和溶液ph值，继续搅拌，反应完成，制得具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂。

技术总结
本发明提供了一种具有高空间位阻效应的保坍型聚羧酸减水剂及其制备方法，原料为异戊烯基聚乙二醇醚(TPEG)单体A、不饱和酸单体B、含苯环的小分子中间体单体C、链转移剂、引发剂、还原剂、液碱和水。与现有技术相比，本发明减水剂在混凝土前期由于含有两个羧基以及两个较大的苯环，为其提供了一个较高的空间位阻效应，使得前期其具有较高的减水率随着时间的延长，在碱性条件下酯基发生水解反应，聚羧酸减水剂主链上增加了两个羧基，其在水泥颗粒表面表现出负电性，由于静电斥力作用，混凝土仍然可以保持较好的流动性，这样在实际生产中混凝土能够保持较长时间的流动性。

技术研发人员：朱雪瑞,陈烽,王宇,姜达超,钱珊珊,宋南京,司宏振,黄卫星,闻立新,王海星,王文响
受保护的技术使用者：安徽海螺材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16