一種混凝土粘度調節劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種混凝土粘度調節劑及其制備方法，所述調節劑由甲基丙烯酸縮水甘油酯和亞氨基二乙酸制備的單體GMA?IDA、丙烯酸（AA）或甲基丙烯酸和陽離子單體通過自由基聚合得到的三元聚合物。本發明的混凝土粘度調節劑結構新穎，設計合理，生產工藝簡單、安全，條件容易控制，生產中不含污染環境的有機溶劑，是一種綠色環保的水溶性高分子，易于工業化生產；本發明的混凝土粘度調節劑與聚羧酸減水劑等混凝土外加劑相容性好，可顯著提高混凝土的和易性，抑制前期混凝土出現泌水離析，提高混凝土的保塌性，同時還具有一定的抗泥效果。
【專利說明】
一種混凝土粘度調節劑及其制備方法
技術領域 [0001] 本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種混凝土調節劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著土木工程規模不斷擴大，科技水平不斷提高，一些高層大跨、有特殊 功能要求的重要建筑的不斷出現，如摩天大樓、超大跨橋梁、高速鐵路及巨型水利樞紐工程 的建設等，要求混凝土必須具有更高的強度、更好的耐久性、更優的穩定性。混凝土和易性 一直是衡量混凝土施工性能的重要指標，但受地材限制，新拌混凝土總是會有各種泌水、粘 聚性、包裹性、外加劑敏感性等問題出現。
[0003] 目前，解決此類問題的有效方法是在減水劑使用過程中，摻加一些保水調粘劑以 降低敏感及緩釋所帶來的由于早期或滯后泌水離析而產生的一系列問題。但現有市場多數 保水調粘劑，如:纖維素、海藻酸鈉、溫輪膠、聚乙烯醇、黃原膠、糊精等均與聚酸酸減水劑存 在不相容，有析出及分層現象等問題，同時會影響混凝土的流動性、凝結時間、強度及塑性 收容性。因此，研究開發一種高效低成本混凝土粘度調節劑勢在必行。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種高效低成本混凝土粘度調節劑及制備方法，該合成方 法工藝簡單、安全、環保。所述粘度調節劑與聚羧酸減水劑等外加劑相容性好，可顯著改善 混凝土的和易性，有效抑制混凝土的離析泌水，同時能保證混凝土的凝結時間和強度發展。
[0005] 本發明的一種高效低成本混凝土粘度調節劑，由甲基丙烯酸縮水甘油酯和亞氨基 二乙酸制備的單體(GMA-IDA，其結構式如式1)、丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸和陽離子單體通 過自由基聚合得到的三元聚合物，其化學結構通式如式2:
式(1) 式(2)
其中式2中&選自氫、甲基、乙基;R2選自甲基、乙基;R3選自鹵素。上述方案所述的陽離 子單體為丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基溴化銨、甲基丙烯酰氧乙基三 甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基溴化銨、丙烯酰氧乙基三乙基氯化銨、丙烯酰氧乙基 三乙基溴化銨、甲基丙烯酰氧乙基三乙基氯化銨和甲基丙烯酰氧乙基三乙基溴化銨中的一 種或幾種。
[0006] 上述的一種高效低成本混凝土粘度調節劑的制備方法，包括以下步驟： (1)將亞氨基二乙酸、氫氧化鈉和水一起加入反應釜中，攪拌溶解，并升溫至50-70°C， 然后滴加甲基丙烯酸縮水甘油酯，滴加時間4-5小時，滴加結束后恒溫3-6小時，反應結束后 得透明均相的溶液;亞氨基二乙酸、氫氧化鈉與甲基丙烯酸縮水甘油酯的物質量之比為1: 1:1，反應所的產物(GMA-IDA)的濃度約為0.5-1.5mol/L。
[0007] (2)按質量分數取步驟(1)所得GMA-IDA單體1-3份、陽離子單體3-7份，丙烯酸或甲 基丙烯酸2-5份，配置成質量濃度為15%-40%水溶液，在25-50°C下，通氮氣30-60分鐘后，加 入相當于物料總量的0.02%_0.1%的水溶性氧化還原引發劑(所述引發劑選自氧化劑為過硫 酸鉀、過硫酸銨、雙氧水等中的一種或幾種，還原劑為亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、抗壞血酸、焦 亞硫酸鹽等中的一種或幾種，氧化劑組分和還原劑組分的摩爾比大于1)，繼續通氮氣30-60 分鐘，密封，在20-50°C條件下恒溫8-24h，得透明的彈性水凝膠聚合物，烘干、粉碎，得混凝 土粘度調節劑。
[0008] 本發明所述與現有混凝土粘度調節劑相比，具有以下優點： (1)結構新穎，設計合理，生產工藝簡單、安全，條件容易控制，生產中不含污染環境的 有機溶劑，是一種綠色環保的水溶性高分子，易于工業化生產。
[0009] (2)本發明的混凝土粘度調節劑與聚羧酸減水劑等混凝土外加劑相容性好，可顯 著提高混凝土的和易性，抑制前期混凝土出現泌水離析，提高混凝土的保塌性，同時還具有 一定的抗泥效果。
【具體實施方式】
[0010] 下面結合具體實施例對本發明作進一步詳述。
[0011] 實施例1 一種高效低成本混凝土粘度調節劑的制備方法，包括以下步驟： (1)在裝有溫度計、電動攪拌器的三口圓底燒瓶中加入亞氨基二乙酸266g(2mol)、氫氧 化鈉160g(4mol)和2L去離子水，升溫至65°C并攪拌以使其均溶解于水中；然后緩慢滴加甲 基丙烯酸縮水甘油酯284g(2mol)，在4~5小時內均勻滴加完，滴加完后保持在65 °C繼續攪拌 3小時，反應結束后得透明均一的溶液，反應所得產物GMA-IDA的濃度為1 mol/L。
[0012] (2)取上述得到的GMA-IDA溶液42.85g、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨75g，丙烯酸 60g，配置成質量濃度為30%水溶液，在25°C下，通氮氣30分鐘后，加入相當于物料總量的 0.05%的水溶性引發劑，繼續通氮氣30分鐘，密封，在25 °C條件下恒溫12h，得透明的彈性水 凝膠聚合物，烘干、粉碎，得混凝土粘度調節劑，所得的粘度調節劑的特性粘度為865.05mL/ g(按GB12005.1-89提供的方法，用烏氏粘度計測定）。通過紅外光譜和核磁共振測定，其結 構式如下：
[0013] 實施例2
一種高效低成本混凝土粘度調節劑的制備方法，包括以下步驟： (1)在裝有溫度計、電動攪拌器的三口圓底燒瓶中加入亞氨基二乙酸266g(2mol)、氫氧 化鈉160g(4mol)和2L去離子水，升溫至65°C并攪拌以使其均溶解于水中；然后緩慢滴加甲 基丙烯酸縮水甘油酯284g(2mol)，在4~5小時內均勻滴加完，滴加完后保持在65 °C繼續攪拌 3小時，反應結束后得透明均一的溶液，反應所得產物GMA-IDA的濃度為1 mol/L。
[0014] (2)取上述得到的GMA-IDA溶液34.28g、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨90g，甲基丙烯 酸48g，配置成質量濃度為30%水溶液，在25°C下，通氮氣30分鐘后，加入相當于物料總量的 0.05%的水溶性引發劑，繼續通氮氣30分鐘，密封，在25 °C條件下恒溫12h，得透明的彈性水 凝膠聚合物，烘干、粉碎，得混凝土粘度調節劑，所得的粘度調節劑的特性粘度為785.05mL/ g(按GB12005.1-89提供的方法，用烏氏粘度計測定）。通過紅外光譜和核磁共振測定，其結 構式如下：
[0015] 實施例3
一種高效低成本混凝土粘度調節劑，包括以下步驟： (1)在裝有溫度計、電動攪拌器的三口圓底燒瓶中加入亞氨基二乙酸266g(2mol)、氫氧 化鈉160g(4mol)和2L去離子水，升溫至65°C并攪拌以使其均溶解于水中；然后緩慢滴加甲 基丙烯酸縮水甘油酯284g(2mol)，在4~5小時內均勻滴加完，滴加完后保持在65 °C繼續攪拌 3小時，反應結束后得透明均一的溶液，反應所得產物GMA-IDA的濃度為1 mol/L。
[0016] (2)取上述得到的GMA-IDA溶液35.71g、甲基丙烯酰氧乙基三甲基溴化銨62.5g，甲 基丙烯酸50g，配置成質量濃度為25%水溶液，在30°C下，通氮氣30分鐘后，加入相當于物料 總量的〇. 08%的水溶性引發劑，繼續通氮氣30分鐘，密封，在30 °C條件下恒溫8h，得透明的彈 性水凝膠聚合物，烘干、粉碎，得混凝土粘度調節劑，所得的粘度調節劑的特性粘度為 732.14mL/g(按GB12005.1-89提供的方法，用烏氏粘度計測定）。通過紅外光譜和核磁共振 測定，其結構式如下：
[0017] 實施例4
一種高效低成本混凝土粘度調節劑的制備方法，包括以下步驟： (1)在裝有溫度計、電動攪拌器的三口圓底燒瓶中加入亞氨基二乙酸266g(2mol)、氫氧 化鈉160g(4mol)和2L去離子水，升溫至65°C并攪拌以使其均溶解于水中；然后緩慢滴加甲 基丙烯酸縮水甘油酯284g(2mol)，在4~5小時內均勻滴加完，滴加完后保持在65 °C繼續攪拌 3小時，反應結束后得透明均一的溶液，反應所得產物GMA-IDA的濃度為1 mol/L。
[0018] (2)取上述得到的GMA-IDA溶液28.57g、甲基丙烯酰氧乙基三甲基溴化銨68.75g， 丙烯酸46.25g，配置成質量濃度為25%水溶液，在30°C下，通氮氣30分鐘后，加入相當于物料 總量的〇. 08%的水溶性引發劑，繼續通氮氣30分鐘，密封，在30 °C條件下恒溫8h，得透明的彈 性水凝膠聚合物，烘干、粉碎，得混凝土粘度調節劑，所得的粘度調節劑的特性粘度為 692.63mL/g(按GB12005.1-89提供的方法，用烏氏粘度計測定）。通過紅外光譜和核磁共振 測定，其結構式如下：
[0019] 以下為本發明的?生酡情況：迠用t衆羧酸減水刑MK便用的混凝土粕度調節劑為 水溶性液體，使用時只需直接加入聚羧酸減水劑中攪拌均勻即可。試驗試配粘度調節劑以 2%摻量配入聚羧酸減水劑，試驗結果如表1。
[0020] 以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，任何未 脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等 同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【主權項】
1. 一種混凝±粘度調節劑，其特征是，由甲基丙締酸縮水甘油醋和亞氨基二乙酸制備 的單體GMA-IDA，其結構式如式1，丙締酸(AA)或甲基丙締酸和陽離子單體通過自由基聚合 得到的Ξ元聚合物，其化學結構通式如式2:式(2) 其中式2中Ri選自氨、甲基、乙基;R2選自甲基、乙基;R3選自面素;所述的陽離子單體為 丙締酷氧乙基Ξ甲基氯化錠、丙締酷氧乙基Ξ甲基漠化錠、甲基丙締酷氧乙基Ξ甲基氯化 錠、甲基丙締酷氧乙基Ξ甲基漠化錠、丙締酷氧乙基Ξ乙基氯化錠、丙締酷氧乙基Ξ乙基漠 化錠、甲基丙締酷氧乙基Ξ乙基氯化錠和甲基丙締酷氧乙基Ξ乙基漠化錠中的一種或幾 種。2. -種混凝±粘度調節劑的制備方法，其特征是，包括W下步驟： (1) 將亞氨基二乙酸、氨氧化鋼和水一起加入反應蓋中，攬拌溶解，并升溫至50-70°C， 然后滴加甲基丙締酸縮水甘油醋，滴加時間4-5小時，滴加結束后恒溫3-6小時，反應結束后 得透明均相的溶液;亞氨基二乙酸、氨氧化鋼與甲基丙締酸縮水甘油醋的物質量之比為1: 1:1，反應所的產物GMA-IDA的濃度為0.5-1.5mol/L; (2) 按質量分數取步驟（1)所得GMA-IDA單體1-3份、陽離子單體3-7份，丙締酸或甲基丙 締酸2-5份，配置成質量濃度為15%-40%水溶液，在25-50°C下，通氮氣30-60分鐘后，加入相 當于物料總量的0. 〇2%-〇. 1%的水溶性氧化還原引發劑，繼續通氮氣30-60分鐘，密封，在20- 50°C條件下恒溫8-24h，得透明的彈性水凝膠聚合物，烘干、粉碎，得混凝±粘度調節劑。3. 如權利要求2所述的混凝±粘度調節劑的制備方法，其特征是，所述氧化還原引發劑 為:氧化劑為過硫酸鐘、過硫酸錠、雙氧水等中的一種或幾種，還原劑為亞硫酸鹽、亞硫酸氨 鹽、抗壞血酸、焦亞硫酸鹽等中的一種或幾種，氧化劑組分和還原劑組分的摩爾比大于1。
【文檔編號】C04B24/26GK105837740SQ201610198863
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】劉成舟, 李本秀, 王毓, 陳娟, 陳凱, 穆黔
【申請人】貴州鐵建恒發新材料科技股份有限公司