[发明专利]一种聚醚胺改性聚羧酸系混凝土保坍剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料中的混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种聚醚胺改性聚羧酸系混凝土保坍剂，特别涉及该种混凝土保坍剂的制备方法。

背景技术

随着我国核电、水利、桥梁、隧道等大型基础设施的兴起，尤其是国家铁路客运专线网工程的规划实施，对聚羧酸系减水剂的市场需求持续增长。与传统的高效减水剂相比，聚羧酸系高性能减水剂虽然具有保坍能力强、减水率高、分子结构灵活等优点，但面对国内复杂多变的水泥及混凝土材料，聚羧酸系减水剂往往体现不出其高性能的优势。在某些工程中，聚羧酸系减水剂会经常遇到减水率低、坍落度损失较快、混凝土和易性差等水泥适应性问题 。

混凝土坍落度损失过快是水泥适应性中最常见的问题是。针对这个问题，现有以下几种主要方法：（1）复配缓凝剂；（2）减水剂后掺法；（3）不同种类聚羧酸的复配。但缓凝剂的加入往往并不能从根本上解决保坍问题，还常因掺量过高使混凝土的凝结时间延长，影响施工进度。后掺法则操作不便且易引起过掺，不同聚羧酸复配则很多情况下不能解决问题。目前现有的聚羧酸保坍剂减水率普遍很低，且其保坍性能针对不同水泥的适应性较差，有的在生产过程中由于采用溶剂法导致对环境污染严重。

于是，一种减水率较高、适应性好、保坍能力强或者能改善聚羧酸系减水剂保坍能力的外加剂就成了混凝土外加剂的研究热点。申请人依据减水剂的“吸附-分散”机理及水泥水化作用机理，通过在共聚物分子中引入胺基、磺酸基及酯基等功能性基团，制备了一种具有高保坍性能的混凝土保坍剂，该保坍剂具有较好的分散性，适量的与聚羧酸系减水剂复配后可明显改善聚羧酸系减水剂的坍落度保持能力，且其对混凝土早期强度无不利影响。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有聚羧酸系减水剂适应性不能完全满足工程施工中对坍落度损失的要求，提供一种生产工艺简单、绿色环保的，最根本的是能够减小混凝土坍落度损失的聚醚胺改性聚羧酸系混凝土保坍剂及其制备方法。

本发明涉及一种聚醚胺改性聚羧酸系混凝土保坍剂的制备方法，包括以下步骤： 

（1）大单体的制备：将聚醚胺、不饱和一元羧酸及其衍生物单体投入装有冷凝回流装置和分水器的反应釜，升温到80℃后加入阻聚剂和催化剂，通氮30min后在160±5℃下进行脱水反应6±2h，得到大单体母液；

（2）保坍剂的制备：将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、不饱和磺酸盐和水投入反应釜，加热到60℃，将大单体、不饱和一元羧酸及其衍生物单体、链转移剂以及水配成A料，将过硫酸铵及水配成B料，搅拌下同时滴加A、B料，滴加时间为3±0.5h，滴加完毕，继续恒温1~2h后降至室温冷却并加入液碱调节pH值至6±0.5，即得到聚醚胺改性聚羧酸系混凝土保坍剂。

所述的聚醚胺代号为PN-220，分子量为2000。

所述的不饱和一元羧酸及其衍生物单体是其中两种以上混合使用：优选（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酸羟乙酯、（甲基）丙烯酸羟丙酯、（甲基）丙烯酸甲酯中两种或以上的混合物。

所述的阻聚剂为吩噻嗪、对苯二酚中的一种或两种的混合物，用量为参与脱水反应所用不饱和一元羧酸及其衍生物单体重量的0.3~2%；所述的催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸中的一种或两种的混合物，用量为聚醚胺重量的0.6~5%。

所述的甲基烯丙基聚氧乙烯醚为市售产品，分子量为2400。

所述的不饱和磺酸盐单体是烯丙基磺酸盐、甲基烯丙基磺酸盐、苯乙烯磺酸盐等中的一种或几种的混合物。

所述的链转移剂为巯基乙醇、巯基乙酸或3-巯基丙酸，用量为反应单体总量的0.3~1.5%。

所述的过硫酸铵用量为反应单体总量的0.3~0.8%。

该种聚醚胺改性聚羧酸系混凝土保坍剂，以产物总的固体重量为100%计，包括下述成分：聚醚胺占20~45%；甲基烯丙基聚氧乙烯醚占48~65%；不饱和一元羧酸及其衍生物占8~20%；不饱和磺酸盐单体占0.5~2.5%。

本发明的有益效果为：

（1）本发明的聚醚胺改性聚羧酸系混凝土保坍剂应用于水泥净浆中，能够保持净浆流动度2h后还有较大程度增长，应用于混凝土中则可使混凝土坍落度1h基本无损失。

（2）本发明根据分子设计理论，在聚合物中引入了胺基，并用（甲基）丙烯酸酯部分取代（甲基）丙烯酸，减小了分子主链中的羧基密度，调整吸附平衡，实现了聚合物分散性能和保坍性能的调控。

具体实施方式