[发明专利]一种缓释抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种缓释抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法和应用，属于混凝土外加剂技术领域。所述缓释抗泥型聚羧酸减水剂包括以下重量份的原料：4‑羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚350～380份，丙烯酸51～60份，阳离子单体8～12份，不饱和酯类35～45份。本发明通过先向聚醚单体溶液中加入氧化剂；再同时滴加由还原剂、链转移剂加入水中配制的料液B和由阳离子单体、不饱和酯类、丙烯酸加入水中配制的料液C，且保证料液C先于料液B滴完；最后保温反应得到所述缓释抗泥型聚羧酸减水剂。本发明制备的缓释抗泥型聚羧酸减水剂同时具有良好的抗泥性和保坍性。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种缓释抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法和应用。

背景技术

聚羧酸减水剂作为继木质磺酸盐、萘系减水剂后，第三代高效混凝土添加剂，具有操作简单、易于施工、环保可靠的特点。聚羧酸减水剂的合成过程中，聚醚大单体发挥着重要功能，从早期的烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)、聚乙二醇单甲醚(MPEG)到现在广泛使用的异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG)、异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)，随着聚醚大单体生产工艺不断改进，新型单体反应活性不断提高。近年来出现的六碳型聚醚单体乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚(EPEG)、4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚(VPEG)逐渐成为人们研究的热点之一。近年来，随着优质砂石的不断消耗，劣质砂石使用量逐渐增多，而劣质砂石中含泥量较多。由于聚羧酸减水剂中聚乙二醇(PEG)侧链易于插入到泥土层之间，导致聚羧酸减水剂失效，抑制了聚羧酸减水剂的减水保坍效果。因此，如何提高聚羧酸减水剂的抗泥性能成为目前研究的热点。

目前对抗泥型聚羧酸减水剂的研究主要有以下五个方面：(1)合成具有微交联侧链结构的减水剂，通过提高空间位阻来降低泥土对减水剂的吸附，改善了减水剂的分散性和保坍性；(2)在聚羧酸减水剂侧链中引入刚性基团，提升侧链的刚性，使减水剂分子在保持足够空间位阻的同时，大体积侧链难以伸展进度泥土层间形成插层吸附，进而保证较高的减水率和保坍性；(3)对聚羧酸减水剂长侧链末端进行电荷改性，通过电荷排斥降低长侧链的缠结作用，端部带有负电荷的长侧链也会对带有电负性的泥土起到排斥作用，降低了泥土对减水剂的吸附消耗；(4)改变聚羧酸减水剂的侧链长度，通过增大减水剂分子的侧链长度来有效增大其空间位阻，使其在结构上更难对泥土的片层结构形成插层吸附，减少泥土对聚羧酸减水剂吸附消耗，获得对水泥颗粒更高的分散性；(5)引入各种具有抗泥作用的带电官能团改性聚羧酸减水剂，通过引入不同功能和电荷量的官能团，让减水剂达到抗泥保坍的效果。

中国专利申请CN104986984A中公开了一种聚羧酸减水剂的生产工艺，将2500-2800份甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(VPEG-2400)作为A料；将120-150份丙烯酸、450-550份丙烯酸羟乙酯、280-360份去离子水配制成B料；将3-8份维生素C、15-25份3-巯基丙酸、950-1100份去离子水配制C料；将15-25份体积浓度为27.5％的双氧水、20-180份去离子水配制成D料。向反应釜中加入1400-1800份去离子水，搅拌，将A料投入反应釜中，物料温度保持在58-60℃保温30min；将D料升温至58-60℃保温30min后一次性加入反应釜中；D料加完后5min，开始滴加C料，C料在3.5-4小时内匀速滴完；C料滴加完后5min开始滴加B料，B料在2.5-3小时内匀速滴完；B、C料滴加过程中保持反应釜内温度在60-62℃。C料滴加完后，在58-62℃下保温1小时；保温结束后将物料降温至40℃以下，再加去离子水1900份，搅拌下均匀缓慢地加入纯液碱140-190份。取样检测合格后，物料放至特定储存罐内，即为聚羧酸减水剂。该专利申请中使用六碳型聚醚大单体作为原料，其反应活性远大于现阶段常用的TPEG、MPEG，一方面是由于六碳聚醚大单体中的氧原子直接与双键相连，这使得双键的电子云环境发生偏移；另一方面，六碳聚醚大单体为取代结构，减少了侧链的空间阻力，侧链的摆动自由度增加，提高了侧链的包裹性和缠绕性。但是，该专利申请中使用的丙烯酸羟乙酯在水泥水化过程中水解速度较快，在水泥水化两小时后即完全水解，使得聚羧酸减水剂的保坍性能不够好；且其制备的聚羧酸减水剂的抗泥性能也不能满足实际应用的需求。

发明内容