[发明专利]一种缓蚀型脂肪族减水剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种缓蚀型脂肪族减水剂，包括以下组分丙酮12份、甲醛18～22份、磺化剂8～12份、氢氧化钠3‑5份、多胺2～6份，水70～90份，对氨基苯磺酸6～8份。缓蚀型脂肪族减水剂的制备方法，包括以下步骤S01将磺化剂、氢氧化钠和对甲苯磺酸投入带有回流冷凝器的三口烧瓶中，加水溶解后，升温至53℃，得到混合物Ⅰ；S02恒温滴加丙酮溶液，制成磺化丙酮，得到混合物Ⅱ；S03分若干次滴加甲醛溶液和多胺溶液，滴加过程中升温，每次滴加完成保温一段时间继续下一次的滴加过程，直至全部滴加完成；S04升温至93℃，保温反应后制得。该减水剂具有生产工艺简单，高减水、成本低、缓蚀率高等特点。

技术领域

本发明涉及一种减水剂，尤其涉及一种缓蚀型脂肪族减水剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代建筑技术的发展，特别是高强、高性能混凝土的应用，新型、高效和多功能混凝土外加剂的开发利用成为混凝土科学领域研究的重点和热点。由于减水剂在提高混凝土工作性、强度和耐久方面的巨大优势，现已成为混凝土中必不可少的第五组分。当今研究较多的减水剂是始于20世纪50年代，应用比较广泛的是木质素磺酸盐减水剂和萘系高效减水剂，但是这两种减水剂存在明显的短板，比如减水率较低、影响混凝土耐久性以及污染环境等等。而近来兴起的聚羧酸系高性能减水剂，虽然减水率高，但是它的抗泥性不行，且其最主要的是原料来源于不可再生的石油化工产品。本发明以脂肪族减水剂为基础主要因为以下几点：首先脂肪族减水剂生产工艺简单，原料来源广泛，无污染；其次由于现今天然河沙禁止开采，脂肪族减水剂作为通用减水剂拥有优良的抗泥性，能在市场上广受欢迎；再者脂肪族减水剂在混凝土中使用掺量较大，其长链有5000—20000分子量，是优良的改性载体。

钢筋混凝土结构结合了钢筋和混凝土的双重优点，在土木工程中应用广泛。在1991年Mehta教授就指出钢筋腐蚀是混凝土结构破坏的最主要原因。缓蚀剂技术由于具有良好的效果和较高的经济效益，已成为防腐蚀技术应用最为广泛的方法之一。其中，广泛应用的胺类缓蚀剂是研究的热点，结构中亲水基团的胺基具有化学吸附和物理吸附作用，能吸附在金属表面上形成一层保护膜或与金属表面的离子形成一种螯合物的保护膜，这层膜对金属起着很好的阻锈作用。但是一般单独使用胺类小分子作为缓蚀剂，掺量较大，导致成本高，并且胺类小分子易挥发有毒，不符合绿色可持续发展的国际战略。再者，为了增强钢筋阻锈剂的作用效果，同时提高混凝土结构的耐久性，人们致力于开发复合型有机阻锈剂，或者对减水剂等外加剂进行接枝改性研究，以达到协同作用，实现一剂多能。因此，在合成脂肪族减水剂的过程中加入多胺能够发挥胺类小分子活性高，具有孤电子对，易发生亲和进攻反应、易与甲醛发生缩醛反应的特点，既能在金属表面产生吸附膜，又能降低用量以消除环保危害。

针对运用于钢筋混凝土中的具有减水以及阻锈作用的功能型添加剂，目前的公开资料主要是关于聚羧酸减水剂方面的。如专利CN103865006A《一种具有阻锈功能的聚羧酸减水剂以及制备方法》采用先以三聚氰胺、甲醛、磺化剂为原料合成三聚氰胺磺化物,然后再将三聚氰胺磺化物、甲基烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸、巯基乙酸在引发剂过硫酸盐的作用下反应熟化，制得具有阻锈功能的聚羧酸减水剂。专利CN105153377A公开了一种功能型聚羧酸混凝土减水剂，采用精氨酸与对甲苯磺酸和甲基丙烯酸反应形成功能单体，再自由基共聚到聚羧酸主链上形成具有阻锈功能的聚羧酸减水剂。以上两种聚羧酸减水剂功能化改性方法都是以聚羧酸减水剂为主链，接枝阻锈基团来实现，合成路线较长、制备工艺相对复杂；聚羧酸减水剂的特点在低掺量和高减水，由于价格昂贵，一般有效固掺量为胶凝材料的0.08-0.15％，而阻锈功能的实现需要通过吸附定位基团在钢筋表面形成一层阻隔层，也就是说阻锈作用与减水分散作用会相互竞争，需要有一定的溶液浓度来保证减水和阻锈效果，在低掺量条件下，阻隔膜难以密实，阻锈效果会受到影响，而且形成阻隔膜消耗的聚羧酸分子会进一步降低溶液中聚羧酸减水剂的有效浓度，削弱其减水分散作用。所以，聚羧酸减水剂的低掺量和高成本的特点使其在作为阻锈功能型减水剂方面存在先天的不足，不利于大规模推广应用。