一種早強型聚羧酸減水劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及混凝土外加劑，具體為一種早強型聚羧酸減水劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著近年來我國混凝土的發展，混凝土的各方面性能不斷提高，對混凝土減水劑 的要求也越來越高。減水劑是較重要的一種混凝土外加劑，按其減水率大小，可分為普通減 水劑（以木質素磺酸鹽類為代表），高效減水劑（包括萘系、密胺系、氨基磺酸鹽系、脂肪族 系等）和_性能減水劑（以聚竣酸系_效能減水劑為代表）。
[0003] 聚羧酸減水劑，是以羧酸類接枝聚合物為主體的外加劑，一般是由含有端烯基的 聚醚大單體和不飽和羧酸(鹽）小單體水溶液共聚合而成，具有摻量低、減水率高、坍落度損 失小、與水泥適應性強等優點，且可提高混凝土中粉煤灰、礦粉等混合材的用量，能大幅度 節約水泥，還可配置高強、超高強混凝土。基于上述優點，聚羧酸減水劑被廣泛用于高速鐵 路、橋梁、水利等要求高強度、高耐久性、高水泥適應性混凝土的工程中。
[0004] 聚羧酸減水劑的使用在具有上述優點的同時，也暴露了許多問題，例如，普通型的 聚羧酸減水劑會顯著延緩水泥的水化，尤其在低溫環境下，會造成混凝土的早期強度發展 緩慢，這就限制了普通聚羧酸減水劑在寒冷環境的使用，也制約了其在預制構件中的應用。
[0005] 目前，較為常用的混凝土早強劑主要有氯鹽系、硫酸鹽系、碳酸鹽系、有機物系、礦 物類及復合早強劑。現有的早強劑只能將混凝土 3天、7天強度提高30%~60%，且易引入 氯離子或堿金屬，氯離子易引起鋼筋銹蝕，堿金屬含量過高易引起堿集料反應，兩者均會導 致結構損壞。
[0006] 專利CN101205128B提供了一種早強型聚羧酸系高性能減水劑及其制造方法，該 發明采用聚合度為37和54的烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸鈉在氧 化還原引發體系條件下五元共聚制備。由于烯丙基聚氧乙烯醚的活性相對較低，聚合反應 完成后，在聚合溶液中有部分殘留，會對最終聚合物的減水性能和混凝土性能帶來不利影 響。
[0007] 專利CN101376576B提供了一種早強型聚羧酸系高性能減水劑及其制備工藝，該 發明采用兩種不同鏈節數的聚乙二醇單醚丙烯酸酯類大單體、（甲基）丙烯酸、烯丙基磺酸 鈉或甲基丙烯磺酸鈉、聚醚丙烯酸酯類單體在氮氣保護條件下，采取一次投料的方式進行 共聚反應，由于（甲基）丙烯酸等單體活性較強，容易自聚，影響單體間的共聚效果，分子量 難于控制，從而導致產品的性能下降。
[0008] 綜上所述，現有的聚羧酸減水劑，或因引入腐蝕性物質會對所施用的建筑結構造 成破壞，或因聚合單體的種類、用量等選擇不當，致使聚羧酸減水劑在使用過程中無法達到 良好的效果。
【發明內容】
[0009] 為解決上述問題，本發明提供了一種性能穩定、對水泥適應性強、超早強型且對環 境無污染的早強型聚羧酸減水劑。
[0010] 本發明還提供了一種所述減水劑的制備方法，該方法工藝簡單、可操作性強、能耗 低、價格低廉。
[0011] 一種早強型聚羧酸減水劑，包括由A、B、C、D四種單體聚合形成的共聚物，所述四 種單體的結構式如下：
[0012] 1)單體 A:
【主權項】
1. 一種早強型聚羧酸減水劑，包括由A、B、C、D四種單體聚合形成的共聚物，所述四種 單體的結構式如下： 1) 單體A :
其中，R1為-H或-CH3, R2為含2~4個碳原子的亞烷基，R3為-H或-CH3, η為30~ 100 ； 2) 單體B :
其中，R4為-H或-CH3, m為15~70 ; 3) 單體C :
式中 R5 為-H，-CH3,或-CH2COOH ; 4) 單體D :
所述四種單體的重量百分比分別為：A :70%~80%，B :10%~22%，C :3%~9%，D :3%~ 5% ;所述重量百分比以所述四種單體的重量之和為基準。
2. 根據權利要求1的早強型聚羧酸減水劑，其中，所述共聚物的重均分子量為10000~ 40000。
3. 根據權利要求1的早強型聚羧酸減水劑，其中，所述單體A的重均分子量為800~ 5000。
4. 根據權利要求1的早強型聚羧酸減水劑，其中，所述單體B的重均分子量為500~ 4000。
5. -種權利要求1的早強型聚羧酸減水劑的制備方法，包括將所述四種單體、引發劑 及鏈轉移劑加入溶劑中，通過溶液聚合制得所述共聚物。
6. 根據權利要求5的方法，其中，所述溶液聚合的反應溫度為60°C~80°C。
7. 根據權利要求5的方法，其中，所述溶液聚合的反應時間為4~6小時。
8. 根據權利要求5的方法，其中，所述引發劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、偶氮二異丁脒 鹽酸鹽中的一種或幾種，所述引發劑的用量為所述四種單體總質量的0. 1%~2%。
9. 根據權利要求5的方法，其中，所述鏈轉移劑選自巰基乙酸、2-巰基丙酸、3-巰基丙 酸中的一種或幾種，所述鏈轉移劑的用量為所述四種單體總質量的〇. 1%~〇. 6%。
10. 根據權利要求5至9任一項的方法，包括將所述四種單體加入所述溶劑的步驟；向 所述溶劑中滴加所述引發劑的步驟；向所述溶劑中滴加所述鏈轉移劑的步驟；其中，所述 引發劑的滴加時間為3~5小時，前1~2小時滴加所述引發劑用量的2/3,剩余時間滴加 所述引發劑用量的1/3。
【專利摘要】本發明提供了一種早強型聚羧酸減水劑，包括由四種單體聚合形成的共聚物。本發明還提供了一種所述早強型聚羧酸減水劑的制備方法。本發明所提供的早強型聚羧酸減水劑與水泥等砂石料作用時能更好的發揮其空間位阻效應，混凝土和易性好，無泌水、離析現象出現。
【IPC分類】C08F283-06, C04B24-16, C08F220-06, C08F2-38, C08F220-58, C04B103-30
【公開號】CN104628967
【申請號】CN201310562289
【發明人】朱建民, 劉兆濱, 董振鵬, 周立明, 劉曉杰
【申請人】遼寧奧克化學股份有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月11日