[发明专利]一种缓释型聚羧酸系高性能减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土减水剂及其制备方法，具体涉及一种缓释型聚羧酸系高性能减水剂及其制备方法。

背景技术

减水剂是指在混凝土和易性及水泥用量不变条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度；或在和易性及强度不变条件下，节约水泥用量的外加剂。

随着建筑技术的不断进步，大跨度、高层、超高层建筑层出不穷，相应地，对用量最大的建筑材料——混凝土提出了更高要求，要求混凝土满足高强、优良工作性、高耐久性等各种性能。为此，在混凝土水胶比不断降低的情况下，仍然要求混凝土的流动性满足泵送施工的要求。这就要求减水剂除具有更高的减水效果外，还能有效控制混凝土的坍落度损失，更好地解决混凝土的引气、缓凝、泌水等问题。而传统的高效减水剂（如萘磺酸盐、三聚氰胺磺酸盐、氨基磺酸盐等）难以很好地满足这些更高要求。

聚羧酸系减水剂是近些年发展起来的新型减水剂。具有很多独特的优点：与不同水泥之间有相对更好的相容性；即使在低掺量时，聚羧酸系减水剂也能使混凝土具有高流动性；并且在低水灰比时具有低粘度和良好的坍落度保持性能；分子结构自由度相当大，外加剂合成上可控制的参数多，高性能化的潜力大，可对其进行分子结构设计，制造出“理想”的外加剂，更好地解决减水、引气、缓凝、泌水等问题。

现有技术中，一方面，随着国内聚羧酸减水剂的大量推广应用，大批生产厂家陆续涌现出来，这些厂家中的绝大部分存在技术力量薄弱，科研投入不足，一旦生产工艺确定以后，其聚羧酸减水剂产品基本成为定型产品，遇见减水剂不能满足要求时，通常采用复配技术来解决问题，不能从减水剂分子结构的微观角度进行调整，也就无法从根本上解决问题。另一方面，我国仍处于大规模基础设施建设与城市化进程大力推进阶段，混凝土所用原材料日益复杂，减水剂与混凝土其他原材料之间的适应性问题显得尤为突出，往往表现为减水剂减水率不够、混凝土坍落度损失过快、混凝土拌合物离析泌水等。

为此，迫切需要开发一种缓释型聚羧酸系高性能减水剂，以改善减水剂性能，提高减水剂与混凝土其他原材料间的适应性，改善混凝土的坍落度保持性能。

基于此，现有技术中出现了如下几种对聚羧酸系高性能减水剂的改良技术：

中国专利CN201010119879.3介绍了一种抑制集料含泥量影响的控缓释聚羧酸系减水剂，其特征是组分的重量比为：聚羧酸系减水剂75-95份、缓凝剂2-5份、缓释剂5-25份。由于天然沸石粉具有微孔结构多、比表面积大、表面吸附性强的特点，可将天然沸石粉用作缓释剂。本发明利用天然沸石粉作缓释剂，与聚羧酸系减水剂、缓凝剂混合后，天然沸石粉颗粒表面会吸附大量的聚羧酸系减水剂和少量的缓凝剂；掺入到混凝土中与胶凝材料、集料和水搅拌后，粘土会优先吸附表面吸附性强的天然沸石粉，避免了聚羧酸减水剂被粘土过量吸附，从而保证了聚羧酸系减水剂在水泥颗粒上吸附而发挥分散作用。此种方法仅利用优先吸附沸石粉的原理而不能从分子结构设计上达到控制混凝土坍落度损失的目的。

中国专利CN200810045737.X介绍了一种水泥混凝土的缓释型减水剂，其特征是：由层状双金属氢氧化物，和分散于该层状双金属氢氧化物中的水泥混凝土用减水剂组成；所述层状双金属氢氧化物是层状MgAl双金属氢氧化物或层状CaAl双金属氢氧化物，所述减水剂是萘系减水剂或聚羧酸系减水剂；缓释型减水剂的制备方法，包括制备层状双金属氢氧化物、制备双金属氧化物、制备缓释型减水剂等步骤。本发明将层状双金属氢氧化物的焙烧产物双金属氧化物加入到含有减水剂的溶液中，在发生层状结构重建的过程中减水剂进入层间，制得粉末状减水剂；使用时，具有缓释性能的减水剂一次掺加入混凝土中，缓慢释放，可有效降低混凝土坍落度损失；粉末状缓释型减水剂还可明显减少运输成本。该方法需要先制备经过焙烧的层状双金属氢氧化物，工艺复杂，设备投入多，而且影响产品质量的因素增多，不利于工业化生产。

中国专利CN201010033828.9介绍了一种缓释型聚羧酸系减水剂的制备方法。该减水剂是将含有不饱和双键的聚氧乙烯醚或酯大单体、（甲基）丙烯酸、不饱和磺酸或其盐单体a、单烯烃羧酸衍生物b、双烯烃羧酸衍生物c和水加入到反应釜中，在引发剂过硫酸盐的作用下，在60～85℃下反应1.0～6.0小时；然后降温到40～55℃，用碱性溶液中和至pH＝6～8制得。本发明将单烯烃羧酸衍生物b、双烯烃羧酸衍生物c引入聚羧酸主链，使制得的聚羧酸减水剂对混凝土的流动性具有缓释效果。有效防止了长时间运输和较高温度下造成的混凝土水分的流失和蒸发。但此种缓释型减水剂在夏季高温条件下使用时，混凝土坍落度损失较快，仍无法满足工程施工要求。