改善水泥混凝土性能的环保型减水剂的制备方法

摘要

本发明涉及一种改善水泥混凝土性能的环保型减水剂的制备方法。属高分子聚合物及水泥混凝土功能性助剂制备工艺技术领域。本发明一种水泥混凝土用高效减水剂的制备方法是以不同分子量的聚乙二醇(分子量400～4000)，丙烯酸或马来酸、甲基丙烯磺酸钠等为主要原料，采用连续的两步合成方法，通过聚合、脂化反应，最终制得的聚合物即为水泥混凝土用的高效减水剂。本发明方法工艺简单，对环境无污染。加有该减水剂的混凝土其分散性、流动性较好，且可提高混凝土的耐久性和后期抗压强度。其减水率可达30％以上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种改善水泥混凝土性能的环保型减水剂的制备方法，更具体地说，本发明涉及一种制备具有不同侧链长度的高分子聚合物的方法，该聚合物为水泥混凝土用的高效减水剂。属高分子聚合物及水泥混凝土功能性助剂制备工艺技术领域。

背景技术

减水剂的发展直接影响和决定着混凝土的发展，从普通减水剂到高效减水剂，混凝土经历了从塑性混凝土到流动性混凝土的发展。混凝土减水剂不仅能够影响混凝土的工作性能，而且还能够从微观上改善混凝土的结构，使其能够满足施工要求、力学要求以及耐久性要求。混凝土减水剂已成为混凝土中必不可少的组分。

混凝土减水剂是在拌制混凝土过程中掺入的，是用以改善混凝土性能的功能性助剂，其掺入量一般不大于水泥质量的2％。随着建筑技术的不断进步，具有高流动性、高强度和高耐久性的高性能混凝土已成为混凝土发展的一个重要方向。混凝土要达到高耐久性，首先要降低水胶比，生产出致密的混凝土。具有超分散性的高效减水剂在改善或提高拌和的硬化混凝土性能中起着重要的作用。可使新拌混凝土工作性能明显改善，有效控制混凝土的凝结时间与坍落度损失，并使后期抗压强度有较大提高，增加混凝土的密实性。因此高效减水剂的应用是现代混凝土的最显著标志。

目前我国使用的高效减水剂主要是荼系减水剂、密胺系减水剂以及氨基苯磺酸系减水剂。该类减水剂对新拌混凝土具有较好的工作性能，但由于混凝土坍落度经时损失较大，而且在制备过程中采用甲醛作单体，故难免会对环境造成污染，不利于进一步发展。

聚羧酸系减水剂是一种较好的新型绿色环保型高效减水剂，由于其具有掺入量少，分散性好，减水率高可达30％以上的特点；此外，混凝土坍落度保持性能好；并且在制备合成中不使用强刺激性单体甲醛等，对环境无污染；另外，该种减水剂与不同水泥具有良好的相容性，尤其是配制高强度、高流动性混凝土所不可缺少的组分，可广泛用于混凝土中。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善水泥混凝土性能的环保型减水剂的制备方法。

本发明改善水泥混凝土性能的环保型减水剂的制备方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：

a.初步酯化反应：初步酯化反应中各原料的配比(摩尔百分数)如下：

丙烯酸或马来酸                     55～60mol％，

聚乙二醇(分子量400～4000)          35～45mol％，

硫酸                               1～3mol％；

此外，还有适量的溶剂水；

以硫酸为催化剂，以水为溶剂，在平均分子量为400～4000的聚乙二醇溶液中滴加丙烯酸或马来酸溶液，控制滴速在0.5～1.5小时滴完，温度控制在50～70℃，反应1～2.5小时，使之发生初步酯化反应；

b.聚合、酯化反应：第二步聚合、酯化反应中各物料的配比(摩尔百分数)如下：

甲基丙烯磺酸钠                     55～60mol％，

丙烯酸或马来酸                     35～45mol％，

过硫酸铵                           0.1～0.8mol％；

此外，还有适量的溶剂水；

第二步的聚合酯化反应是在冷却后的上述a溶液中加入甲基丙烯磺酸钠，再滴入丙烯酸或马来酸溶液，以及引发剂过硫酸铵；控制滴速在0.5～1.5小时滴完，温度控制在70～95℃，继续回流反应2～6小时；然后冷却至室温，用氢氧化钠或氨水调节pH＝7，制得最终产物减水剂。

本发明方法制得的具有不同侧链长度的高分子聚合物即为水泥混凝土用的高效减水剂。该减水剂的掺入量一般不大于水泥质量的2％。该减水剂在拌制混凝土时加入，加有该减水剂的新拌混凝个具有较高的分散性和流动性，并且可增加混凝土的密实性，提高混凝土的后期抗压强度；另外可改善混凝土的工作性能，控制坍落度损失，控制混凝土凝结时间，并可提高混凝土的耐久性，抗蚀性。

具体实施方式

现将本发明的实施例具体叙述于后。

实施例1

将分子量为400的聚乙二醇60g、水50g、浓硫酸0.5g加入到四颈瓶中，搅拌升温，在70℃滴入50％的马来酸溶液23.2g，40分钟滴完，控温在87℃搅拌回流1小时；然后加入甲基丙烯磺酸钠11.52g，加水52g；再称取过硫酸铵0.324g，配成20％溶液，再加入丙烯酸21.6g，将两者混合液滴入上述溶液中，控制滴速1.5小时滴完，继续反应2.5小时，反应结束后冷却至室温，用浓氨水调节pH＝7，即得本发明的水泥混凝土用减水剂。

实施例2

将分子量为800的聚乙二醇120g、水80g、浓硫酸0.91g加入到四颈瓶中，搅拌升温，在70℃滴入丙烯酸10g，30分钟滴完，控温在87℃搅拌回流1小时；然后加入甲基丙烯磺酸钠11.52g，加水82g；再称取过硫酸铵0.3375g，配成20％溶液，再加入50％马来酸45g，将两者混合液滴入上述溶液中，控制滴速1.5小时滴完，继续反应3小时，反应结束后冷却至室温，用浓氨水调节pH＝7，即得本发明的水泥混凝土用减水剂。

实施例3

将分子量为2000的聚乙二醇150g、水100g、浓硫酸1.1g加入到四颈瓶中，搅拌升温，在70℃滴入甲基丙烯酸7g，30分钟滴完，控温在87℃搅拌回流1小时；然后加入甲基丙烯磺酸钠5.76g，加水70g；再称取过硫酸铵0.189g，配成20％溶液，再加入丙烯酸12.6g，将两者混合液滴入上述溶液中，控制滴速1小时滴完，继续反应2.5小时，反应结束后冷却至室温，用浓氨水调节pH＝7，即得本发明的水泥混凝土用减水剂。

实施例4

将分子量为4000的聚乙二醇200g、水120g、浓硫酸1.2g加入到四颈瓶中，搅拌升温，在70℃滴入丙烯酸5g，30分钟滴完，控温在87℃搅拌回流40分钟；然后加入甲基丙烯磺酸钠5.76g，加水90g；再称取过硫酸铵0.162g，配成20％溶液，再加入丙烯酸10.8g，将两者混合液滴入上述溶液中，控制滴速1小时滴完，继续反应2.5小时，反应结束后冷却至室温，用浓氨水调节pH＝7，即得本发明的水泥混凝土用减水剂。