一種馬來酸酐接枝型聚羧酸保塑劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于砂漿添加劑制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種馬來酸酐接枝型聚羧酸保塑 劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在建筑工程中，較為常見、用量巨大且用途廣泛的建筑材料之一就是砂漿。此前砂 漿現(xiàn)場(chǎng)拌制砂漿質(zhì)量不穩(wěn)定，施工勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且施工噪聲大，粉塵污染嚴(yán)重，污染環(huán)境。 2007年6月，商務(wù)部、建設(shè)部等六部門發(fā)布了《關(guān)于在部分城市限期禁止現(xiàn)場(chǎng)攪拌砂漿工 作的通知》，開展在施工現(xiàn)場(chǎng)禁止使用水泥攪拌砂漿工作事宜。這一規(guī)定被稱為"砂漿禁 現(xiàn)"。
[0003] 干混砂漿一度是建筑砂漿發(fā)展的方向，但干混砂漿生產(chǎn)過程需要將砂子烘干，消 耗大量能源，因而成本高；同時(shí)還存在粉塵污染、儲(chǔ)存輸送過程物料分離等問題，多種因素 導(dǎo)致干混砂漿產(chǎn)業(yè)發(fā)展并不順利。濕拌砂漿成為近年建筑產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)方向。與 干混砂漿相比，濕拌砂漿優(yōu)勢(shì)在于：首先是成本更低，因?yàn)榧喜恍枰娓商幚?，相?yīng)原材 料損耗低;其次是無需投資新設(shè)備，只需在現(xiàn)有混凝土攪拌設(shè)備基礎(chǔ)上改裝即可;再次是施 工方便，無需在工地進(jìn)行二次攪拌，濕拌砂漿到現(xiàn)場(chǎng)即可使用；最后是質(zhì)量穩(wěn)定，工廠集中 配料、攪拌避免了現(xiàn)場(chǎng)小批量配料造成的成分波動(dòng)問題。
[0004] 由于砂漿施工的特殊性，其施工時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)濕拌砂漿塑性提出了特定要求。濕拌 砂漿的技術(shù)關(guān)鍵在于砂漿能否長(zhǎng)時(shí)間保持其良好塑性，具體指砂漿拌合物在運(yùn)輸及停放時(shí) 內(nèi)部各組分保持均勻、不離析的性質(zhì)，即保塑性或塑性穩(wěn)定性。
[0005] 砂漿外加劑是調(diào)節(jié)濕拌砂漿塑性的關(guān)鍵，主要起到減水增強(qiáng)、增稠保水、緩凝作 用。減水增強(qiáng)表現(xiàn)為減少單位用水量，改善砂漿拌合物的流動(dòng)性，提高砂漿強(qiáng)度與水泥的分 散性。因?yàn)樗嗉铀韬虾螅捎谒囝w粒分子引力的作用，使水泥漿形成絮凝結(jié)構(gòu)，使10% ~30%的拌合水被包裹在水泥顆粒之中，不能參與自由流動(dòng)，從而影響了拌合物的流動(dòng)性。 當(dāng)加入外加劑后，由于外加劑分子能定向吸附于水泥顆粒表面，使水泥顆粒表面帶有同一 種電荷，形成靜電排斥作用，促使水泥顆粒相互分散，絮凝結(jié)構(gòu)破壞，釋放出被包裹部分水， 參與流動(dòng)，從而有效地增加合物的流動(dòng)性。但是在運(yùn)輸、存放的過程中出現(xiàn)集料下沉，水分 上浮的現(xiàn)象也就是泌水，泌水是砂漿工作性一個(gè)重要方面，對(duì)質(zhì)量影響也會(huì)增大，所以減 水分散作用不能滿足長(zhǎng)時(shí)間放置的濕拌砂漿的均勻性，砂漿還要具有增稠保水性，增稠保 水性是指砂漿拌和物保持水分不易析出能力，增加漿體的穩(wěn)定性。由于濕拌砂漿施工性質(zhì) 的影響，還需要較長(zhǎng)時(shí)間的塑性保持能力，所以要有一定的緩凝性來延緩水泥的水化，使?jié)?拌砂漿在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持良好的塑性，從而調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間。需要綜合協(xié)調(diào)濕拌砂漿外加劑 的減水、增稠、保水、緩凝等多方面功能，才能制備出性能突出，施工性好的濕拌砂漿。
[0006] 專利CN 103553413 A介紹了一種調(diào)粘型聚羧酸減水劑及其制備方法，采用丙烯 酸、烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸十八酯作為原料進(jìn)行合成，雖在滿足施工混凝土流動(dòng)性和粘 度的要求下，解決了新拌混凝土的泌水、離析問題，但保塑時(shí)間短，對(duì)保塑時(shí)間要求較長(zhǎng)的 濕拌砂漿而言并不適合。專利CN101830663X中報(bào)道了一種保坍型聚羧酸減水劑及其制備方 法，采用甲基丙烯酸二甲胺乙酯、烯丙基聚乙二醇與馬來酸趕作為原料進(jìn)行了聚羧酸系減 水劑的合成，雖然引入了甲基丙烯酸二甲胺乙酯，但由于本身的問題，減水率和保坍性都不 是很好。專利CN201210056013.1介紹了一種具有保坍性能的多支鏈聚羧酸減水劑及其制備 方法。發(fā)明公開了一種具有保坍性能的多支鏈聚羧酸減水劑，該聚羧酸減水劑是由單體A占 總反應(yīng)物重量的3~10% ;單體B占總反應(yīng)物重量的80~90%;單體C占反應(yīng)物總反應(yīng)物重量的3~ 6%;單D體占總反應(yīng)物總量的0.5~2%在聚合引發(fā)劑的作用下進(jìn)行水溶液聚合而成。該發(fā)明采 用的技術(shù)方案不僅本身具有較好的保坍作用，與其他類別的聚羧酸減水劑混合使用，能夠 提高其它產(chǎn)品的保坍性能。但該減水劑減水率偏低，減水功能不具有緩釋效應(yīng)，無法滿足對(duì) 塑性要求時(shí)間較長(zhǎng)的工程。
[0007] 綜合來看，現(xiàn)有濕拌砂漿外加劑要么保塑時(shí)間短、流動(dòng)度損失快，要么增稠增穩(wěn)效 果不好。為了應(yīng)對(duì)砂漿禁現(xiàn)的難題，推廣濕拌砂漿的使用，需要研發(fā)用于控制砂漿硬化速度 并具有增稠功能的保塑劑。本發(fā)明以馬來酸酐接枝纖維素羥丙基甲基醚結(jié)構(gòu)單元與磷酸根 基團(tuán)合成一種帶有雙鍵的聚酯，并與其他單體通過共聚合成出保塑劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有聚羧酸保塑外加劑不能同時(shí)對(duì)濕拌砂漿保塑與增稠的 不足，提供一種馬來酸酐接枝型聚羧酸保塑劑及其制備方法。
[0009] 本發(fā)明的原理:在一定條件下，馬來酸酐能夠在保留雙鍵的同時(shí)與亞磷酸、纖維素 羥丙基甲基醚發(fā)生接枝反應(yīng)，能夠在引發(fā)劑的條件下與不飽和單體產(chǎn)生共聚反應(yīng)，在分子 結(jié)構(gòu)同時(shí)引入具有緩凝功能的磷酸基團(tuán)和具有增稠增穩(wěn)作用的纖維素羥丙基甲基醚，實(shí)現(xiàn) 對(duì)濕拌砂漿的分散、增稠增穩(wěn)和保塑作用。
[0010] 本發(fā)明的馬來酸酐接枝型聚羧酸保塑劑的分子結(jié)構(gòu)式如下：
其中，1?、1?1、1?2和1?3為-!1或-〇13，1為似 +或1(+，&、13、(3、(1和111的取值范圍為5~10，11的取值范 圍為10~35。
[0011] 制備上述馬來酸酐接枝型聚羧酸保塑劑的具體步驟為： (1)按照以下質(zhì)量百分比稱取原料：醋酸鹽0.5~2.0%、硫酸鹽0.2~2.0%、馬來酸酐5~ 10%、纖維素羥丙基甲基醚2~10%、亞磷酸5~10%和冰乙酸70~90%，所述原料的質(zhì)量百分比之 和為100%。
[0012] (2)將步驟（1)稱取的馬來酸酐、纖維素羥丙基甲基醚、亞磷酸與冰乙酸放入反應(yīng) 釜中，升溫至60~100°C，再加入醋酸鹽與硫酸鹽，繼續(xù)反應(yīng)4~6h，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，經(jīng) 干燥后制得聚酯。
[0013] (3)按照以下質(zhì)量百分比稱取原料:步驟(2)制得的聚酯0.1~1.0%、不飽和酸類單 體1.0~5.0%、不飽和聚氧乙烯類大單體15~25%、丙烯酰胺類單體0.1~1.0%、氧化劑0.5~ 2.5%、還原劑0.5~2.5%、堿0.1~3.0%、三份去離子水A、B和C，三份去離子水的質(zhì)量百分比分 別為20~40%、10~30%和10~30%，上述原料的質(zhì)量百分比之和為100%。
[0014] (4)將步驟(3)稱取的不飽和酸類單體、不飽和聚氧乙烯類大單體和丙烯酰胺類單 體溶解于步驟(3)稱取的A去離子水中，放入反應(yīng)釜中，然后將步驟(3)稱取的氧化劑溶于B 去離子水中，將步驟(3)稱取的還原劑溶于C去離子水中，由蠕動(dòng)栗分別滴入反應(yīng)釜中，控制 3~5h滴完，滴加2~4h后，加入步驟(3)稱取的聚酯，設(shè)置反應(yīng)溫度為40~70 °C，保溫反應(yīng)1~2h， 最后用堿調(diào)節(jié)體系的pH值至6~8,即制得馬來酸酐接枝型聚羧酸保塑劑。
[0015] 所述醋酸鹽為醋酸鈉或醋酸鉀。
[0016] 所述硫酸鹽為硫酸鐵或硫酸亞鐵。
[0017] 所述不飽和酸類單體為甲基丙烯酸、丙烯酸和馬來酸酐中的一種或多種。
[0018] 所述不飽和聚氧乙烯類大單體為丙烯酸聚氧乙烯酯、甲基丙烯酸聚氧乙烯酯、烯 丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚和異戊烯醇聚氧乙烯醚中的一種或多種。
[0019] 所述丙烯酰胺類單體為丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的一種或兩種。
[0020] 所述氧化劑為過硫酸按、過硫酸鈉、過硫酸鉀和雙氧水中的一種或兩種。
[0021] 所述還原劑為抗壞血酸、亞硫酸鈉、焦亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉和維生素 C中的一種 或兩種。
[0022] 所述堿為NaOH或Κ0Η。
[0023]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)本發(fā)明的保塑劑分子結(jié)構(gòu)中由于具有一定密度的陰離子與長(zhǎng)支鏈結(jié)構(gòu)，提高了分 散性，符合空間位阻理論。
[0024] (2)本發(fā)明以馬來酸酐接枝纖維素羥丙基甲基醚分子結(jié)構(gòu)單元與磷酸基團(tuán)，引入 到保塑劑分子結(jié)構(gòu)中，進(jìn)而達(dá)到保塑劑具有減水增強(qiáng)，增稠保水，緩凝作用的綜合效果。
[0025] (3)本發(fā)明在保塑劑的分子上接枝上支鏈，在水泥水化的高堿度環(huán)境中，該支鏈能 夠慢慢被切斷，從而被釋放出具有增稠緩凝的基團(tuán)，達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間保塑和增稠的目的。
【具體實(shí)施方式】 [0026] 實(shí)施例1: (1)按照以下用量稱取原料:1.〇g醋酸鈉、〇.2g硫酸鐵、5.0g馬來酸酐、2.0g纖維素羥丙 基甲基醚(HPMC)、5.0g亞磷酸和冰乙酸100ml。
[0027] (2)將步驟（1)稱取的馬來酸酐、纖維素羥丙基甲基醚、亞磷酸與冰乙