一种两性聚羧酸盐粘土抑制剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种两性聚羧酸盐粘土抑制剂的制备方法，在反应器中，将不饱和磺盐单体和甲基丙烯酰氧乙基二甲基胺溶于去离子水中，搅拌升温至一定温度，再同时加入引发剂和不饱和羧酸单体，保温反应，然后降温至室温后用硫酸二醇酯进行季铵化反应，最后对其进行中和，可得到一种淡黄色粘稠状透明液体；本发明作为一种抑制粘土对混凝土聚羧酸盐减水剂性能负面影响的外加剂，可与聚羧酸减水剂复配使用，达到减少粘土对减水剂的消耗，提高减水剂的抗泥性能，其相对分子质量小，扩散快、在粘土表面吸附强烈，不含氯离子，比聚羧酸减水剂具有竞争吸附优势，从而减少了粘土对减水剂的消耗，有效缓解粘土对聚羧酸减水剂带来的不良影响。

说明书

技术领域

本发明属于混凝土添加剂技术领域，特别涉及一种两性聚羧酸盐粘土抑 制剂的制备方法。

背景技术

聚羧酸系减水剂是继木钠减水剂和萘系减水剂之后的第三代高性能减水 剂，其具有掺量低、减水率高、混凝土坍落度损失小、水泥适应性好、有害 成分含量低等特点。已经广泛应用于高铁、桥梁、机场、核电等国家大型基 础设施项目建设之中。虽然聚羧酸减水剂具有诸多优点，然而它也存在自身 的缺陷，其中混凝土的原材料、特别是砂石中的含泥量对聚羧酸系减水剂的 性能发挥影响显著。粘土对聚羧酸减水剂具有强烈的吸附作用，可将聚羧酸 减水剂吸附到其层间结构之中，使得和混凝土作用的减水剂大大减少；而且 粘土具有较强的吸水作用，掺入后会造成浆料中的自由水减少，严重影响混 凝土流动性及保坍性；增大混凝土收缩，增加开裂的风险，降低强度和耐久 性，极大地制约了其推广和应用。通过增加聚羧酸系减水剂添加量可以改善 粘土对混凝土带来的影响，但这样会大大增加混凝土的成本，而且减水剂参 入量过大会影响混凝土的后期强度，还可能会造成混凝土凝结时间过长；中 国专利申请CN102358763A提出一种阴离子共聚物的制备方法，其对粘土有一 定的的抑制作用，但是由于粘土整体呈电负性，共聚物中只含有阴离子官能 团，因此对粘土的屏蔽效果有限；中国专利申请CN102617811A虽然提出一种 两性抗泥剂的制备方法，但分子设计中引入聚乙二醇单己醚大单体，不仅生 产成本高，而且合成的分子相对分子质量较大，与减水剂相比，对黏土的竞 争吸附不够强。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种两性聚羧酸 盐粘土抑制剂的制备方法，基于水溶液聚合法，制备出的抑制剂相对分子质 量低、扩散快、在粘土表面吸附强烈，与聚羧酸减水剂具有竞争吸附优势， 将其与聚羧酸减水剂复配使用，可以有效减少了粘土对减水剂的消耗，从而 缓解粘土在混凝土中对聚羧酸减水剂性能带来的负面影响。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种两性聚羧酸盐粘土抑制剂的制备方法，包括下述步骤：

在带有回流及搅拌装置的三口反应器中，将1-5质量份的不饱和磺盐单 体和1.5-2.5质量份的甲基丙烯酰氧乙基二甲基胺溶于60-70质量份的去离子 水中，搅拌溶解，升温至60℃～85℃下，同时通过滴加方式加入0.4-1.0质 量份的引发剂和32.5-37.5质量份不饱和羧酸单体，控制在1.5-2.0小时滴加 完，并保温反应3.0～4.0小时，然后降温至40-50℃，用0.5-1.0质量份的硫 酸二醇酯进行季铵化反应1.5-2小时，再用氢氧化钠中和至pH＝5-6，得到一 种淡黄色粘稠状透明液体两性聚羧酸盐粘土抑制剂。

所述不饱和磺盐单体为烯丙基磺酸钠或甲基烯丙基磺酸钠。

所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。

所述不饱和羧酸单体为丙烯酸或甲基丙烯酸。

所述硫酸二醇酯为硫酸二甲酯或硫酸二乙酯。

本发明的合成是控制抑制剂聚合物的分子量控制在5000～10000之间， 将其与减水剂复配使用，能够提高聚羧酸减水剂抵抗粘土的能力。

本发明的两性粘土抑制剂具有以下几个方面的明显特点：

(1)本发明同时引入了阳离子单体和阴离子单体，制备了低相对分子质 量的两性聚羧酸盐，对粘土的屏蔽和分散效果良好，能有效缓解混凝土中粘 土带来的不良影响。

(2)产品合成中阳离子单体单体的反应中不引入氯离子，所以，不会导 致氯离子对钢筋的腐蚀。

(3)制备过程相对简单，生产成本较低，有利于工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不 限于此。

实施例1

在带有回流及搅拌装置的反应器中，将2.5g不饱和磺盐单体和1.5g的 甲基丙烯酰氧乙基二甲基胺溶于60g的去离子水中，搅拌溶解，升温至60℃ 下，开始同时通过滴加方式加入用12g去离子水溶解2.0g过硫酸铵，和32.5g 不饱和羧酸单体，控制在1.5小时滴加完，并保温反应4.0小时，然后降温 至40℃之后，用0.5g的硫酸二甲酯进行季铵化1小时，加入氢氧化钠中和 至pH＝5-6，得到一种淡黄色粘稠状透明液体，即为一种两性聚羧酸盐粘土抑 制剂。

实施例2

在带有回流及搅拌装置的三口反应器中，将3g不饱和磺盐单体和1.5g 甲基丙烯酰氧乙基二甲基胺溶于65g去离子水中，搅拌溶解，升温至85℃， 开始同时通过滴加方式加入用12g去离子水溶解2.0g过硫酸钾和37.5g丙烯 酸单体，控制在2.0小时滴加完，并保温反应3.0小时，然后降温至45℃之 后，用0.5g硫酸二甲酯进行季铵化反应1小时，再用氢氧化钠中和至pH＝5-6， 得到一种淡黄色粘稠状透明液体，即为一种两性聚羧酸盐粘土抑制剂。

实施例3

在带有回流及搅拌装置的三口反应器中，将5g不饱和磺盐单体和2.5g 甲基丙烯酰氧乙基二甲基胺溶于70g去离子水中，搅拌溶解，升温至80℃下， 开始同时通过滴加方式加入用12g去离子水溶解2.0g过硫酸钠引发剂和35g 甲基丙烯酸单体，控制在2.0小时滴加完，并保温反应3.5小时，然后降温 至40℃之后，用1.0g硫酸二乙酯进行季铵化1.5小时，再用氢氧化钠中和 至pH＝5-6，得到一种淡黄色粘稠状透明液体，即为一种两性聚羧酸盐粘土抑 制剂。

实施例4

在带有回流及搅拌装置的三口反应器中，将3g不饱和磺盐单体和2g丙 烯酰氧乙基二甲基胺溶于65g去离子水中，搅拌溶解，升温至65℃，开始同 时通过滴加方式加入用12g去离子水溶解2.0g过硫酸铵引发剂和37.5g丙烯 酸单体，控制在2.0小时滴加完，并保温反应3.0小时，然后降温至50℃之 后，用0.8g硫酸二乙酯进行季铵化反应2小时，再用氢氧化钠中和至pH＝5-6， 得到一种淡黄色粘稠状透明液体，即为一种两性聚羧酸盐粘土抑制剂。

下面具体说明上述4个实施例的使用效果：

实验参照GB/T8077-2012《混凝土外加剂均质性试验方法》和 JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》进行，每组试验中 水泥均为300g，水为87g,蒙脱土掺量为水泥的2％，抑制剂掺量为折有效成 分质量，试验水泥选用冀东牌P.O 42.5水泥。实施例合成的两性聚羧酸盐粘 土抑制剂的抗泥效果对比见表1。

表1两性聚羧酸盐粘土抑制剂的抗泥效果对比

注：每组实验中，均添加0.18％的市场购置的聚羧酸减水剂。