[发明专利]一种硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂的制备方法

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，具体涉及一种硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂，特别涉及该种减水剂的制备方法。

背景技术

混凝土是世界上用量最大、应用最广泛的建筑材料。随着我国基础建设的全面展开，铁路、公路、桥梁等建筑上的混凝土用量大大增加，对现代混凝土技术的要求也越来越高。具有高减水率、低坍损、高强、超高强特点的高性能混凝土是混凝土发展的方向。作为混凝土第五组分的减水剂为了适应混凝土技术的发展，要求具有更高的性能。聚羧酸系减水剂具有高减水率、与水泥相容性好、通过降低孔溶液的表面张力减少水泥混凝土收缩和环境友好等特点，已被广泛应用于土木工程、桥梁工程、高速铁路等高性能混凝土中。但理论研究与工程实践中都发现聚羧酸系减水剂与混凝土组成材料常常存在相容性问题，例如混凝土坍落度损失快、出现异常凝结、强度增加较慢、收缩增加、易开裂等现象。

影响聚羧酸系减水剂的相容性的因素有很多种，如水泥比表面积和粒径分布、水泥存放时间、砂石含泥量、胶凝材料的碱含量及硫酸盐含量等，其中硫酸盐含量对聚羧酸系减水剂的影响较为明显。粉煤灰、磨细矿渣等工业废渣均含有不同量的硫酸盐，有的含量(以SO₃计)甚至超过10％，所以硫酸盐对聚羧酸系减水剂的影响是不可避免的。硫酸盐相容性问题大大增加了聚羧酸系减水剂在混凝土中的大量推广应用，也增大了其应用成本，因此亟待改进。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明针通过主、侧链基团等分子结构设计，引入新的聚合单体，提供一种硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂及其制备工艺。

一种硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)三元共聚物的制备：向装有温度计、搅拌器、恒压漏斗、氮气导入管、回流冷凝器的四口烧瓶中加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及水并在35℃～40℃搅拌溶解，然后加入液碱调节pH值为7～7.5，加入十二烷基硫酸钠和单体A；通氮气除去体系中的氧气；将单体B及水预混配成1^#混合液；引发剂加水配成2^#混合液；在38℃～40℃时同时滴加两种混合液，在2h～3h内恒速滴完；滴完后继续在38℃～40℃保温4h～6h；即得三元共聚物。

(2)硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂的制备：向四口烧瓶中加入所制备的三元共聚物、单体C及水，边搅拌边加热至40℃～45℃，加入氧化剂；接着将单体D、还原剂、链转移剂与水配成1^#混合溶液，单体E加水配成2^#混合液；在40℃～45℃时同时滴加两种混合液，在2h～3h内恒速滴完；滴完后继续在40℃～45℃保温2h～3h；冷却至30℃后，用液碱中和至pH值6～7，即制得透明略泛乳白色的硫酸盐相容型聚羧酸系减水剂。

所述单体A为乙烯基芳香化合物，包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对甲基苯乙烯中的一种以上；所述单体B为不饱和酰胺单体包括(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺中的一种。

所述引发剂为过硫酸盐-硫酸盐混合体系，过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠中的一种，硫酸盐为亚硫酸氢盐或焦亚硫酸盐中的一种，引发剂用量为单体质量的4％～10％。

所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、单体A与单体B的质量比为(85～94)∶(6～12)∶(3～8)。

所述单体C为聚氧乙烯聚氧丙烯醚共聚单体，化学结构式如下：

式中，R₁表示H或C1～C3的烷基；R₂表示H、-CH₃或-COOM基团；EO和PO分别表示氧化乙烯基和氧化丙烯基；m和n表示氧化烯基的平均加成摩尔数，m＝25～60，n＝0～40。

所述单体D为不饱和羧酸，包括丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种。

所述单体E为一种硅烷偶联剂，包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基乙酰氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基十二烷基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。

所述氧化剂为过氧化氢或叔丁基过氧化氢，其用量为反应单体质量的0.5％～1.8％；所述的还原剂为L-抗坏血酸或甲醛合次硫酸氢钠，其用量为反应单体质量的0.2％～0.6％。

所述的链转移剂为巯基乙醇、巯基乙酸或3-巯基丙酸，用量为反应单体质量的0.3％～0.7％。