[发明专利]一种磺酸基改性聚羧酸超塑化剂及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种磺酸基改性聚羧酸超塑化剂及其制备方法。

背景技术

目前，对高性能混凝土提出的要求已不仅仅是高强，而更多的是关注这种结构材料的超长期耐久性，在高强基础上同时具备密实、稳定和优良的施工性能。在制备高性能混凝土的技术措施中，除了对水泥、骨料有较高的要求之外，最重要的特征还在于在配置过程中使用超细粉掺合料和化学外加剂，尤其是具有高效减水、适当引气并能减少和防止坍落度经时损失的高性能超塑化剂。超塑化剂又叫混凝土外加剂，指能产生具有很好的和易性（高流动性、保水性、粘聚性）更便于浇注的流态混凝土，但不降低水泥用量和强度的添加剂，在中国主要是指减水率高的高效减水剂和高性能减水剂等。 具有梳形结构的聚羧酸超塑化剂由于具有高减水率、混凝土坍落度经时损失小、掺量低等优点，已成为国内外外加剂研究与开发的热点。

近年来，国内一大批大型工程、客运专线、水利水电工程的建设，以及房地产业的兴起，致使混凝土原材料供应紧张，由此造成粗集料、矿物掺合物、细集料、水泥等质量出现下降，再加上我国水泥品种繁多，工程配合比多种多样，往往会造成超塑化剂与混凝土不相适应。现有的超塑化剂存在着水泥适应性差、性能不稳定、残余超塑化剂浓度降低过快导致混凝土坍损过快的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能提高水化膜的强度和稳定性、提高混凝土的流动性和保坍性的磺酸基改性聚羧酸超塑化剂及其制备方法。

    本发明一种磺酸基改性聚羧酸超塑化剂所采用的技术方案是：所述磺酸基改性聚羧酸超塑化剂的化学结构式为：

其中，所述a为聚合度，10≤a≤80；

所述L为聚合度，15≤L≤50；

所述M为聚合度，5≤M≤50；

所述N为聚合度，5≤N≤50；

所述P为聚合度，2≤P≤20；

所述Q为聚合度，2≤Q≤20。

    本发明一种磺酸基改性聚羧酸超塑化剂所采用的技术方案是：它包括以下步骤：

      a、聚合反应：将聚乙二醇烯丙基醚、氨基磺酸、浓硫酸、对苯二酚加入反应器，搅拌加热至100-110℃后反应2～3小时，得到磺酸基改性聚乙二醇烯丙基醚；

      b、共聚反应：将所述磺酸基改性聚乙二醇烯丙基醚、聚乙二醇烯丙基醚、不饱和酸酐、链转移剂、引发剂和水，保持温度70～85℃，再缓慢滴加不饱和羧酸和还原剂，分别在2-3小时内滴加完，反应3-4小时后停止加热，得到共聚产物；

       c、中和处理：所述共聚产物冷却后，加入碱性化合物调节pH值7～8，得到磺酸基改性聚羧酸超塑化剂。

    优化的，步骤a中，所述氨基磺酸与所述聚乙二醇烯丙基醚的摩尔比为1：1～1.2：1；

所述浓硫酸为所述聚乙二醇烯丙基醚质量的0.1～0.3%；

所述对苯二酚为所述聚乙二醇烯丙基醚质量的0.05~0.1%。

    优化的，步骤b中，所述磺酸基改性聚乙二醇烯丙基醚与所述聚乙二醇烯丙基醚的摩尔比为1：1～1：5；

所述磺酸基改性聚乙二醇烯丙基醚和所述聚乙二醇烯丙基醚的总摩尔数与所述不饱和羧酸的比值为1：2～1：5；

所述磺酸基改性聚乙二醇烯丙基醚和所述聚乙二醇烯丙基醚的总摩尔数与所述不饱和酸酐的比值为1：0.5～1：2；     所述引发剂（氧化剂）为所述磺酸基改性聚乙二醇烯丙基醚、所述聚乙二醇烯丙基醚、所述不饱和羧酸、所述不饱和酸酐总质量的1～3%；

所述链转移剂为所述磺酸基改性聚乙二醇烯丙基醚、所述聚乙二醇烯丙基醚、所述不饱和羧酸、所述不饱和酸酐总质量的0.2～2%；

所述水的加入量为所述磺酸基改性聚乙二醇烯丙基醚、所述聚乙二醇烯丙基醚、所述不饱和羧酸、所述不饱和酸酐总质量的1～2倍。

    优化的，所述碱性化合物为氢氧化钠及其水溶液或氢氧化钾及其水溶液或氨水。

    优化的，所述不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸，所述不饱和酸酐为马来酸酐。

优化的，所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾或过硫酸钠。

优化的，所述还原剂为亚硫酸氢钠或硫酸亚铁或硫代硫酸钠。

    优化的，所述链转移剂为异丙醇或巯基乙酸或巯基丙酸。