一種混凝土粘度調(diào)節(jié)劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混凝土粘度調(diào)節(jié)劑及其制備方法，所述調(diào)節(jié)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(fā)明的混凝土粘度調(diào)節(jié)劑結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計(jì)合理，生產(chǎn)工藝簡單、安全，條件容易控制，生產(chǎn)中不含污染環(huán)境的有機(jī)溶劑，是一種綠色環(huán)保的水溶性高分子，易于工業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明的混凝土粘度調(diào)節(jié)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(xiàn)泌水離析，提高混凝土的保塌性，同時(shí)還具有一定的抗泥效果。
【專利說明】
一種混凝土粘度調(diào)節(jié)劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混凝土調(diào)節(jié)劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著土木工程規(guī)模不斷擴(kuò)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(xiàn)，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(shè)等，要求混凝土必須具有更高的強(qiáng)度、更好的耐久性、更優(yōu)的穩(wěn)定性?；炷梁鸵仔?一直是衡量混凝土施工性能的重要指標(biāo)，但受地材限制，新拌混凝土總是會(huì)有各種泌水、粘 聚性、包裹性、外加劑敏感性等問題出現(xiàn)。
[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(diào)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(chǎn)生的一系列問題。但現(xiàn)有市場多數(shù) 保水調(diào)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(xiàn)象等問題，同時(shí)會(huì)影響混凝土的流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度及塑性 收容性。因此，研究開發(fā)一種高效低成本混凝土粘度調(diào)節(jié)劑勢在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種高效低成本混凝土粘度調(diào)節(jié)劑及制備方法，該合成方 法工藝簡單、安全、環(huán)保。所述粘度調(diào)節(jié)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(shí)能保證混凝土的凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度發(fā)展。
[0005] 本發(fā)明的一種高效低成本混凝土粘度調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)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(xué)結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)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(yīng)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(shí)間4-5小時(shí)，滴加結(jié)束后恒溫3-6小時(shí)，反應(yīng)結(jié)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(zhì)量之比為1: 1:1，反應(yīng)所的產(chǎn)物(GMA-IDA)的濃度約為0.5-1.5mol/L。
[0007] (2)按質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量濃度為15%-40%水溶液，在25-50°C下，通氮?dú)?0-60分鐘后，加 入相當(dāng)于物料總量的0.02%_0.1%的水溶性氧化還原引發(fā)劑(所述引發(fā)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(xù)通氮?dú)?0-60 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(diào)節(jié)劑。
[0008] 本發(fā)明所述與現(xiàn)有混凝土粘度調(diào)節(jié)劑相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計(jì)合理，生產(chǎn)工藝簡單、安全，條件容易控制，生產(chǎn)中不含污染環(huán)境的 有機(jī)溶劑，是一種綠色環(huán)保的水溶性高分子，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0009] (2)本發(fā)明的混凝土粘度調(diào)節(jié)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(xiàn)泌水離析，提高混凝土的保塌性，同時(shí)還具有 一定的抗泥效果。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0011] 實(shí)施例1 一種高效低成本混凝土粘度調(diào)節(jié)劑的制備方法，包括以下步驟： (1)在裝有溫度計(jì)、電動(dòng)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(shí)內(nèi)均勻滴加完，滴加完后保持在65 °C繼續(xù)攪拌 3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后得透明均一的溶液，反應(yīng)所得產(chǎn)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(zhì)量濃度為30%水溶液，在25°C下，通氮?dú)?0分鐘后，加入相當(dāng)于物料總量的 0.05%的水溶性引發(fā)劑，繼續(xù)通氮?dú)?0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(diào)節(jié)劑，所得的粘度調(diào)節(jié)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(jì)測定）。通過紅外光譜和核磁共振測定，其結(jié) 構(gòu)式如下：
[0013] 實(shí)施例2
一種高效低成本混凝土粘度調(diào)節(jié)劑的制備方法，包括以下步驟： (1)在裝有溫度計(jì)、電動(dòng)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(shí)內(nèi)均勻滴加完，滴加完后保持在65 °C繼續(xù)攪拌 3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后得透明均一的溶液，反應(yīng)所得產(chǎn)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(zhì)量濃度為30%水溶液，在25°C下，通氮?dú)?0分鐘后，加入相當(dāng)于物料總量的 0.05%的水溶性引發(fā)劑，繼續(xù)通氮?dú)?0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(diào)節(jié)劑，所得的粘度調(diào)節(jié)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(jì)測定）。通過紅外光譜和核磁共振測定，其結(jié) 構(gòu)式如下：
[0015] 實(shí)施例3
一種高效低成本混凝土粘度調(diào)節(jié)劑，包括以下步驟： (1)在裝有溫度計(jì)、電動(dòng)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(shí)內(nèi)均勻滴加完，滴加完后保持在65 °C繼續(xù)攪拌 3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后得透明均一的溶液，反應(yīng)所得產(chǎn)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(zhì)量濃度為25%水溶液，在30°C下，通氮?dú)?0分鐘后，加入相當(dāng)于物料 總量的〇. 08%的水溶性引發(fā)劑，繼續(xù)通氮?dú)?0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(diào)節(jié)劑，所得的粘度調(diào)節(jié)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(jì)測定）。通過紅外光譜和核磁共振 測定，其結(jié)構(gòu)式如下：
[0017] 實(shí)施例4
一種高效低成本混凝土粘度調(diào)節(jié)劑的制備方法，包括以下步驟： (1)在裝有溫度計(jì)、電動(dòng)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(shí)內(nèi)均勻滴加完，滴加完后保持在65 °C繼續(xù)攪拌 3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后得透明均一的溶液，反應(yīng)所得產(chǎn)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(zhì)量濃度為25%水溶液，在30°C下，通氮?dú)?0分鐘后，加入相當(dāng)于物料 總量的〇. 08%的水溶性引發(fā)劑，繼續(xù)通氮?dú)?0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(diào)節(jié)劑，所得的粘度調(diào)節(jié)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(jì)測定）。通過紅外光譜和核磁共振 測定，其結(jié)構(gòu)式如下：
[0019] 以下為本發(fā)明的?生酡情況：迠用t衆(zhòng)羧酸減水刑MK便用的混凝土粕度調(diào)節(jié)劑為 水溶性液體，使用時(shí)只需直接加入聚羧酸減水劑中攪拌均勻即可。試驗(yàn)試配粘度調(diào)節(jié)劑以 2%摻量配入聚羧酸減水劑，試驗(yàn)結(jié)果如表1。
[0020] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，任何未 脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等 同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種混凝±粘度調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)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(xué)結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)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(yīng)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(shí)間4-5小時(shí)，滴加結(jié)束后恒溫3-6小時(shí)，反應(yīng)結(jié)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(zhì)量之比為1: 1:1，反應(yīng)所的產(chǎn)物GMA-IDA的濃度為0.5-1.5mol/L; (2) 按質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量濃度為15%-40%水溶液，在25-50°C下，通氮?dú)?0-60分鐘后，加入相 當(dāng)于物料總量的0. 〇2%-〇. 1%的水溶性氧化還原引發(fā)劑，繼續(xù)通氮?dú)?0-60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(diào)節(jié)劑。3. 如權(quán)利要求2所述的混凝±粘度調(diào)節(jié)劑的制備方法，其特征是，所述氧化還原引發(fā)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(hào)】C04B24/26GK105837740SQ201610198863
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月1日
【發(fā)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(fā)新材料科技股份有限公司