一種混凝土增稠劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混凝土增稠劑的制備方法，采用如下步驟制備：將不飽和酰胺類小單體、不飽和羥基酯類小單體、不飽和磺酸類小單體在引發(fā)劑和還原劑組成的氧化-還原體系共同作用下進行水相自由基聚合反應即可得到共聚產(chǎn)物，反應完成后調(diào)整pH值為6～7，加水得到3～10wt％濃度的混凝土增稠劑。本發(fā)明方法通過控制共聚產(chǎn)物的分子量來調(diào)節(jié)產(chǎn)品性能，反應迅速效率高且不使用有機溶劑，無毒無污染，操作簡單。用本發(fā)明方法制備的混凝土增稠劑在高保水的前提下又抗離析，保證了混凝土的保坍性，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。
【專利說明】-種混凝土增稠劑的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種混凝土增稠劑的制備方法，特別涉及到一種采用自由基聚合制備 混凝土增稠劑的具體合成方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 混凝土用增稠劑于1974年最先由西德開發(fā)成功，1977年正式應用于工程中。日本 在1978年引進德國專利繼續(xù)研究，目前已有十余家公司開發(fā)出了十余種增稠劑產(chǎn)品，工程 量達數(shù)百萬平方米。1984年，我國石油研究院成功開發(fā)研制了丙烯系列抗分散劑，命名UWB 型保水劑，又推出了 SCR纖維素系列增稠劑，在多項大型工程中得到運用，取得良好的社會 效益和經(jīng)濟成果。
[0003] 增稠劑從化學成分上看主要是高分子外加劑，分成聚丙烯酰胺類、纖維素類、聚丙 烯酸類以及生物膠等幾大類。高分子的增稠劑需要較少的量就能夠達到所需要的粘稠度， 大部分的水溶性高分子化合物不但用來作增稠劑，而且用來作懸浮劑、分散劑等。聚丙烯酰 胺主要包括有聚丙烯酰胺、丙烯酰胺的共聚物和聚丙烯酰胺的水解產(chǎn)物等。纖維素系列較 多，如甲基纖維素、乙基纖維素、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙烯纖維素等。它們均是 可溶于水的粉末狀物質(zhì)，可用來提高水相的粘度，能夠一定程度上減輕混凝土拌合物的離 析和泌水，達到增稠的目的，一般用量不超過膠凝材料的0. 5%。
[0004] 目前國內(nèi)外使用的粘度調(diào)節(jié)劑多數(shù)為可溶高分子聚合物，纖維素系列，最新的研 究成果包括威蘭樹脂，也就是文萊膠，還有冷結(jié)膠，定優(yōu)膠等。大多數(shù)的粘度調(diào)節(jié)劑一方面 可以有效的減少泌水，但另一方面又使得混凝土的坍落度擴展度降低，需水量增大，需要加 入更多的減水劑來維持所需坍落度，且多與聚羧酸減水劑配伍性不好，使施工難度增加，其 應用受到了明顯的限制?，F(xiàn)有纖維素醚等粘度調(diào)節(jié)劑溶解速度慢，價格昂貴，溶解速度慢， 且在減少泌水的同時，導致坍落度減小，使施工難度增大，市場接受率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了改進現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種混凝土增稠劑的制備方法， 其在高保水的前提下又抗離析劑，保證了混凝土的保坍性。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種混凝土增稠劑的制備方法，其具體步驟如下：
[0007] 1)將不飽和酰胺類小單體、不飽和羥基酯類小單體、不飽和磺酸類小單體在引發(fā) 劑和還原劑組成的氧化-還原體系共同作用，保持在35?80°C的溫度下進行3?5小時水 相自由基聚合反應得到共聚產(chǎn)物；其中所述的不飽和酰胺類小單體、不飽和羥基酯類小單 體、不飽和磺酸類小單體、引發(fā)劑和還原劑的質(zhì)量比為1 :(〇. 1?2) :(0. 1?1) :(0.03? 0· 2) : (0· 01 ?0· 1);
[0008] 2)用堿液將步驟1)反應得到共聚產(chǎn)物的pH值調(diào)整為6?7,加水得到質(zhì)量濃度 為3?10 %的混凝土增稠劑。
[0009] 上述的不飽和酰胺類小單體用通式I^CONiy^表示，其中Ri為2?6個碳原子的 烷基或者烷氧基，R2, R3均為1?4個碳原子的烷基或者Η ;所述的不飽和羥基酯類小單體 用通式R4COOR5OH表示，其中R4, R5均為1?4個碳原子的不飽和烯烴基、亞烷基或者烷基； 所述的不飽和磺酸類小單體用通式R6S0 3M表示，其中R6為3?8個碳原子的不飽和烯烴基 物，Μ為H、金屬離子、銨基或有機胺基。
[0010] 優(yōu)選上述的不飽和酰胺類小單體為Ν-乙烯基己內(nèi)酰胺、Ν，Ν-二甲基丙烯酰胺、 Ν，Ν-二乙基丙烯酰胺、異丙基丙烯酰胺、Ν-乙烯基吡咯烷酮、Ν-乙烯基乙酰胺、Ν-乙烯基 甲酰胺、Ν-甲基-Ν-乙烯基乙酰胺、Ν-烷基丙烯酸酯或Ν-烷基甲基丙烯酸酯的一種或幾 種組合；所述的不飽和羥基酯類小單體為丙烯酸羥甲酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥正丁酯、 羥甲基丙烯酸甲酯、羥甲基丙烯酸乙酯、羥乙基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯 酸羥正丙酯的一種或幾種組合；所述的不飽和磺酸類小單體為烯丙基磺酸鈉、2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸（AMPS)、苯乙烯磺酸鈉、乙烯基磺酸鈉、甲基烯丙基磺酸鈉、甲基烯丙氧 基磺酸鈉、烯丙基磺酸胺、苯乙烯磺酸胺、乙烯基磺酸胺、甲基烯丙基磺酸胺、甲基烯丙氧基 磺酸胺、烯丙基磺酸鉀、苯乙烯磺酸鉀、乙烯基磺酸鉀、甲基烯丙基磺酸鉀或甲基烯丙氧基 磺酸鉀的一種或幾種組合。
[0011] 優(yōu)選所述的引發(fā)劑為過硫酸物或過氧化物。優(yōu)選所述的引發(fā)劑為雙氧水、過硫酸 銨、過硫酸鈉或過硫酸鉀的一種或兩種以上組合。優(yōu)選所述的還原劑為亞硫酸氫鈉、亞硫酸 鈉、吊白塊、抗壞血酸鈉、異抗壞血酸鈉或次磷酸鈉的一種或兩種以上組合。優(yōu)選所述的堿 液為氫氧化鉀、氫氧化鈉或氫氧化鈣的一種或兩種以上組合。
[0012] 本發(fā)明結(jié)合混凝土實際情況，所合成聚丙烯酸類增稠劑，能夠達到纖維素醚類增 稠效果，且能夠與聚羧酸減水劑進行復配，在不影響混凝土坍落度的情況下，改善混凝土的 泌水、離析現(xiàn)象，大大降低施工難度，且有利于配制大坍落度混凝土。
[0013] 本發(fā)明方法是采用自由基聚合合成混凝土增稠劑，工藝簡單，且賦予了增稠劑新 的功能，提高了混凝土的抗離析性，又保證了混凝土保坍性。
[0014] 有益效果：
[0015] 1.本發(fā)明方法所利用的原料來源豐富。
[0016] 2.本發(fā)明方法制備的混凝土增稠劑產(chǎn)品，能夠與聚羧酸減水劑進行復配。
[0017] 3.本發(fā)明方法制備的混凝土增稠劑產(chǎn)品，改善混凝土的泌水、離析現(xiàn)象，又保證了 混凝土保坍性。
[0018] 4.本發(fā)明方法制備的混凝土增稠劑產(chǎn)品配成水溶液后性能穩(wěn)定，貯存時不分層、 不沉淀，便于運輸。
[0019] 5.本發(fā)明方法制備的混凝土增稠劑產(chǎn)品，大大降低施工難度，且有利于配制大坍 落度混凝土。
[0020] 6.本發(fā)明方法在制備的混凝土增稠劑產(chǎn)品整個制備過程中安全可靠、操作步驟簡 單方便，不使用有機溶劑，無毒無污染，對環(huán)境安全等優(yōu)點。

【具體實施方式】
[0021] 下面通過實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步詳細說明。
[0022] 實施例1
[0023] 將N-乙烯基己內(nèi)酰胺10g、丙烯酸羥甲酯20g和烯丙基磺酸鈉10g加入反應器中 攪拌均勻，然后分別滴加含2g雙氧水和0. 3g抗壞血酸鈉的水溶液，保持溫度35°C,反應3 小時后，得到共聚產(chǎn)物；用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至6,加水得到3wt%濃度的混凝土增稠劑。
[0024] 實施例2
[0025] 將N，N-二甲基丙烯酰胺10g、丙烯酸羥乙酯lg和苯乙烯磺酸鈉 lg加入反應器中， 攪拌均勻，然后分別滴加過含硫酸銨0. 3g和0. lg亞硫酸鈉的水溶液，保持溫度45°C,反應 4小時后，得到共聚產(chǎn)物；用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)pH至6,加水得到4wt %濃度的混凝土增稠 劑。
[0026] 實施例3 :
[0027] 將N，N_二乙基丙烯酰胺10g、丙烯酸羥丁酯10g和乙烯基磺酸鈉5g加入反應器 中，攪拌均勻，然后分別滴加含過硫酸鉀lg和〇. 6g亞硫酸氫鈉的水溶液，保持溫度50°C，反 應4. 5小時后，得到共聚產(chǎn)物；用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至7,加水得到5wt %濃度的混凝土 增稠劑。
[0028] 實施例4 :
[0029] 將異丙基丙烯酰胺10g、羥甲基丙烯酸甲酯15g、丙烯酸羥乙酯5g和甲基丙烯磺酸 鈉10g加入反應器中，攪拌均勻，然后分別滴加含過硫酸銨0. 85g和0. 5g抗壞血酸鈉的水 溶液，保持溫度55°C，反應5小時后，得到共聚產(chǎn)物；用氫氧化鈉和氫氧化鈣溶液調(diào)節(jié)pH至 6,加水得到6wt%濃度的混凝土增稠劑。
[0030] 實施例5 :
[0031] 將N-乙烯基吡咯烷酮10g、羥甲基丙烯酸乙酯5g、丙烯酸羥正丁酯5g和2-丙烯 酰胺基-2-甲基丙磺酸5g加入反應器中，攪拌均勻，然后分別滴加含過硫酸鈉0. llg、過硫 酸鉀1. 2g和0. 9g抗壞血酸鈉的水溶液，保持溫度60°C，反應3小時后，得到共聚產(chǎn)物；用 氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)pH至7,加水得到7wt%濃度的混凝土增稠劑。
[0032] 實施例6 :
[0033] 將N-乙烯基乙酰胺10g、羥乙基丙烯酸甲酯10g和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 10g加入反應器中，攪拌均勻，然后分別滴加含雙氧水1. 8g和0. 8g吊白塊的水溶液，保持溫 度65°C，反應3. 5小時后，得到共聚產(chǎn)物；用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)pH至7,加水得到8wt%濃 度的混凝土增稠劑。
[0034] 實施例7 :
[0035] 將N-乙烯基甲酰胺10g、甲基丙烯酸羥乙酯16g和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 7g加入反應器中，攪拌均勻，然后分別滴加含過硫酸鉀1. 6g和0. 6g異抗壞血酸的水溶液， 保持溫度70°C，反應4小時后，得到共聚產(chǎn)物；用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至6,加水得到9wt % 濃度的混凝土增稠劑。
[0036] 實施例8 :
[0037] 將N-甲基-N-乙烯基乙酰胺10g、甲基丙烯酸羥正丙酯14g、甲基烯丙氧基磺酸鈉 2g和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸8g加入反應器中，攪拌均勻，然后分別含滴加過硫酸銨 0. 8g和0. 4g次磷酸鈉的水溶液，保持溫度75°C，反應4. 5小時后，得到共聚產(chǎn)物；用氫氧化 鈣溶液調(diào)節(jié)pH至6,加水得到10wt%濃度的混凝土增稠劑。
[0038] 實施例9 :
[0039] 將N-烷基丙烯酸酯10g、丙烯酸羥乙酯10g、丙烯酸羥正丁酯5g、乙烯基磺酸鈉 5g、甲基烯丙基磺酸鈉4g加入反應器中，攪拌均勻，然后分別滴加含過硫酸鉀0. 5g和0. lg 異抗壞血酸的水溶液，保持溫80°C，反應5小時后，得到共聚產(chǎn)物；用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)pH 至7,加水得到5wt%濃度的混凝土增稠劑。
[0040] 實施例10 :
[0041] 將N-烷基甲基丙烯酸酯10g、丙烯酸羥正丁酯8g、烯丙基磺酸鈉5g和苯乙烯磺酸 鈉5g加入反應器中，攪拌均勻，然后分別滴加含過硫酸鉀1. 4g和0. 6g抗壞血酸鈉的水溶 液，保持溫度80°C，反應5小時后，得到共聚產(chǎn)物；用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至6,加水得到 6wt %濃度的混凝土增稠劑。
[0042] 借助FANN旋轉(zhuǎn)粘度計（r轉(zhuǎn)子=1. 8415, r定子=1. 8415, h定子=1. 8415, d環(huán)形間隙= 1. 8415, 1. 8415,儀器常數(shù)K = 300. 0(彈簧F1))對實施例1到實施例10所得樣品 進行水泥凈漿的增稠效果進行檢測，選用市售一種混凝土增稠劑甲基纖維素作參照。
[0043] 表3不同樣品的水泥凈漿粘度
[0044]

【權(quán)利要求】
1. 一種混凝土增稠劑的制備方法，其具體步驟如下： 1) 將不飽和酰胺類小單體、不飽和羥基酯類小單體、不飽和磺酸類小單體在引發(fā)劑和 還原劑組成的氧化-還原體系共同作用，保持在35?80°C的溫度下進行3?5小時水相自 由基聚合反應得到共聚產(chǎn)物；其中所述的不飽和酰胺類小單體、不飽和羥基酯類小單體、不 飽和磺酸類小單體、引發(fā)劑和還原劑的質(zhì)量比為1 : (0. 1?2) : (0. 1?1) : (0. 03?0. 2): (0· 01 ?0· 1); 2) 用堿液將步驟1)反應得到共聚產(chǎn)物的pH值調(diào)整為6?7,加水得到質(zhì)量濃度為3? 10 %的混凝土增稠劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的不飽和酰胺類小單體用通式 RiCONR%表示，其中&為2?6個碳原子的烷基或者烷氧基，R2, R3均為1?4個碳原子的 烷基或者Η ;所述的不飽和羥基酯類小單體用通式R4C00R50H表示，其中R4, R5均為1?4個 碳原子的不飽和烯烴基、亞烷基或者烷基；所述的不飽和磺酸類小單體用通式R6S0 3M表示， 其中R6為3?8個碳原子的不飽和烯烴基物，Μ為H、金屬離子、銨基或有機胺基。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的不飽和酰胺類小單體為Ν-乙 烯基己內(nèi)酰胺、Ν，Ν-二甲基丙烯酰胺、Ν，Ν-二乙基丙烯酰胺、異丙基丙烯酰胺、Ν-乙烯基吡 咯烷酮、Ν-乙烯基乙酰胺、Ν-乙烯基甲酰胺、Ν-甲基-Ν-乙烯基乙酰胺、Ν-烷基丙烯酸酯 或Ν-烷基甲基丙烯酸酯的一種或幾種組合；所述的不飽和羥基酯類小單體為丙烯酸羥甲 酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥正丁酯、羥甲基丙烯酸甲酯、羥甲基丙烯酸乙酯、羥乙基丙烯酸 甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥正丙酯的一種或幾種組合；所述的不飽和磺酸類小 單體為烯丙基磺酸鈉、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸鈉、乙烯基磺酸鈉、甲基 烯丙基磺酸鈉、甲基烯丙氧基磺酸鈉、烯丙基磺酸胺、苯乙烯磺酸胺、乙烯基磺酸胺、甲基烯 丙基磺酸胺、甲基烯丙氧基磺酸胺、烯丙基磺酸鉀、苯乙烯磺酸鉀、乙烯基磺酸鉀、甲基烯丙 基磺酸鉀或甲基烯丙氧基磺酸鉀的一種或幾種組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑為過硫酸物或過氧化 物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑為雙氧水、過硫酸銨、過 硫酸鈉或過硫酸鉀的一種或兩種以上組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的還原劑為亞硫酸氫鈉、亞硫酸 鈉、吊白塊、抗壞血酸鈉、異抗壞血酸鈉或次磷酸鈉的一種或兩種以上組合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的堿液為氫氧化鉀、氫氧化鈉或 氫氧化鈣的一種或兩種以上組合。
【文檔編號】C08F226/06GK104231152SQ201410529763
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】錢珊珊, 李楠, 丁蓓 申請人:江蘇奧萊特新材料有限公司