一种降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法与流程

专利2025-03-04  21


本发明涉及混凝土外加剂,具体涉及一种降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法。


背景技术:

1、聚羧酸减水剂是20世纪70年代引入我国的新型混凝土外加剂,其由含有羧基的不饱和单体和其他单体共聚而成,它通过在水泥水化过程中吸附于水泥颗粒表面,形成高度分散、稳定和均匀的负离子表面活性剂吸附膜,从而使混凝土在减水、保坍、增塑、收缩及环保等方面具有优良性能。

2、其中,聚羧酸高性能减水剂因其高减水率、高坍落度保持能力,为制备高强度高性能混凝土提供了保障。现代建筑中,高标号混凝土由于其快硬、高强、高均质性、高密实性的优点,应用率越来越高,但是,为了使高标号混凝土达到高强度或超高强度,在施工中,一般采用大量的胶凝材料,降低水胶比,导致新拌混凝土粘度高、泵送时流速减慢,这样操作无疑会给拌合物的搅拌制备、运输和泵送带来很大难度,不仅会导致施工效率降低,而且浇筑的密实性也难以保障。

3、为降低混凝土的粘度,一般做法为:在聚羧酸减水剂中掺加适量降粘剂,但是现有降粘剂的减水效率低,且其与减水剂的相容性也不理想,不能同时满足混凝土对减水和降低粘度的双重要求;在掺拌时提高用水量,这种做法会造成混凝土拌合物出现泌水和缓凝过度的现象,显然不可取;在混凝土中掺加一定量优质粉煤灰,利用其中含有的球形玻璃微珠,降低浆体的粘度,但是成本较高,且效果有限。

4、现有技术中存在在混凝土中引入起到“滚珠效应”的微小气泡,进而改善混凝土的流动性,如中国发明专利cn107382210a中,通过将两种引气剂复配,在减水剂中引入有益的小气泡,进而改善浆体流动性,降低了浆体的粘度,但是,在混凝土中引入气泡后,混凝土的强度会产生不同程度的降低(每引入占混凝土体积1.0%的气泡,混凝土的抗压强度会降低3%-5%),且引入气泡的数量和大小也不易控制。

5、因此,现亟需一种降粘型聚羧酸减水剂,其能够在有效降低混凝土粘度的同时不会对混凝土的强度造成影响。


技术实现思路

1、针对现有技术的不足,本发明目的在于提供一种降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法。

2、本发明通过下述技术方案实现:一种降粘型聚羧酸减水剂,按重量份数计,所述降粘型聚羧酸减水剂包括:自制聚羧酸减水剂母液90-110份、改性氧化石墨烯27-45份、稳泡剂0.3-0.6份、消泡剂1.1-1.9份、水280-320份。

3、进一步的,按重量份数计,所述自制聚羧酸减水剂母液包括:3.2-6.5份季戊四醇、22-38份丙烯酸、9-12份对甲苯磺酸、0.025-0.03份对苯二酚、36-45份甲苯、4.6-6.8份异丁烯聚氧乙烯醚、0.06-0.13份巯基乙酸、0.25-0.38份过硫酸铵、1.8-2.7份1-(4-溴丁基)-芘,0.48-0.97份氢氧化钠、19-28份水。

4、进一步的,按重量份数计,所述降粘型聚羧酸减水剂包括:自制聚羧酸减水剂母液98份、改性氧化石墨烯32份、稳泡剂0.45份、消泡剂1.7份、水305份。

5、进一步的,按重量份数计,所述自制聚羧酸减水剂母液包括:5.9份季戊四醇、35份丙烯酸、11份对甲苯磺酸、0.029份对苯二酚、42份甲苯、5.8份异丁烯聚氧乙烯醚、0.1份巯基乙酸、0.36份过硫酸铵、2.5份1-(4-溴丁基)-芘,0.82份浓硫酸、24份水。

6、进一步的,所述稳泡剂为松香酸钠;所述消泡剂为聚醚类消泡剂。

7、进一步的,所述改性氧化石墨烯的制备步骤为:室温下,将n,n-二甲基-2-羟基乙胺加入到无水乙醇中分散配制n,n-二甲基-2-羟基乙胺乙醇溶液,将氧化石墨烯加入到无水乙醇中分散配制氧化石墨烯乙醇溶液,将n,n-二甲基-2-羟基乙胺乙醇溶液于搅拌下滴加至氧化石墨烯乙醇溶液中,滴加后继续搅拌2h,60°c超声分散24h后,室温反应6h,过滤得沉淀,用乙醇洗涤3次,干燥后得改性氧化石墨烯。

8、进一步的,所述自制聚羧酸减水剂母液的制备方法为:

9、将季戊四醇和一部分丙烯酸加入带有磁子搅拌器的四口烧瓶中,依次加入对甲苯磺酸、对苯二酚,当升温到90℃时加入甲苯,控制反应温度在80-90℃,收集反应产物水,反应7h后抽真空除去甲苯,得到第一产物;

10、将第一产物、异丁烯聚氧乙烯醚和另一部分丙烯酸加入四口烧瓶中混合均匀,并加入一定量的水进行稀释,将温度设置为65℃,待搅拌均匀,逐滴加入巯基乙酸水溶液以及过硫酸铵水溶液至烧瓶中,恒温反应5h后冷却后得到第二产物;

11、将第二产物和1-(4-溴丁基)-芘加入至反应容器中,加入氢氧化钠,将反应温度升高至50℃,反应6h后,得到自制聚羧酸减水剂母液。

12、进一步的,在反应容器中依次加入自制聚羧酸减水剂母液和改性氧化石墨烯,搅拌45min后,依次加入稳泡剂和消泡剂,搅拌10min,即得到降粘型聚羧酸减水剂。

13、进一步的,本发明采用的聚醚类消泡剂采购自佛山市京旗化工科技有限公司;

14、进一步的,本发明应用的以松香酸钠为原料的稳泡剂,采购自河南千特路化工产品有限公司。

15、本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:

16、1.在n,n-二甲基-2-羟基乙胺改性氧化石墨烯的过程中,n,n-二甲基-2-羟基乙胺会使氧化石墨烯进行环氧基开环反应,从而使氧化石墨烯表面引入更多的羟基,由于c-o键的存在会阻碍氧化石墨烯的层间滑动,此反应能够减少氧化石墨烯表面c-o键的含量,并且羟基能够改善氧化石墨烯的层间摩擦性能,进而增加水泥的流动性,降低水泥的粘度。

17、2.n,n-二甲基-2-羟基乙胺中的n原子能够破坏氧化石墨烯中碳原子的网格结构,导致氧化石墨烯表面产生缺陷位点,这些缺陷位点可以作为氧化石墨烯表面的活性位点,并提高氧化石墨烯的活性,使其更易吸附于水泥表面,增加水泥颗粒的表面能,有助于在水泥颗粒表面形成水化膜,降低水泥颗粒之间的相互作用,有利于水泥颗粒的分散。

18、3.在星型结构的聚羧酸减水剂中引入1-(4-溴丁基)-芘,其中溴与羧基发生取代反应,1-(4-溴丁基)-芘自身结构稳定,且在水泥浆体中的溶解度较高,其加入能够增加减水剂各侧臂之间的距离,并且增加羧基的暴露面积,使聚羧酸减水剂更容易与水泥颗粒产生吸附作用,同时,1-(4-溴丁基)-芘本身结构舒展,使得水泥颗粒很难凝聚成团,进一步提高水泥分散流动性,降低其粘度。

19、4.改性氧化石墨烯与自制聚羧酸减水剂混合后,部分改性氧化石墨烯会吸附在星型聚羧酸减水剂分子之间,使二者结合更加紧密,从而增加混凝土的强度和硬度。



技术特征:

1.一种降粘型聚羧酸减水剂,其特征在于:按重量份数计,所述降粘型聚羧酸减水剂包括:自制聚羧酸减水剂母液90-110份、改性氧化石墨烯27-45份、稳泡剂0.3-0.6份、消泡剂1.1-1.9份、水280-320份。

2.根据权利要求1所述的降粘型聚羧酸减水剂,其特征在于:按重量份数计,所述自制聚羧酸减水剂母液包括:3.2-6.5份季戊四醇、22-38份丙烯酸、9-12份对甲苯磺酸、0.025-0.03份对苯二酚、36-45份甲苯、4.6-6.8份异丁烯聚氧乙烯醚、0.06-0.13份巯基乙酸、0.25-0.38份过硫酸铵、1.8-2.7份1-(4-溴丁基)-芘,0.48-0.97份氢氧化钠、19-28份水。

3.根据权利要求2所述的降粘型聚羧酸减水剂,其特征在于:按重量份数计,所述降粘型聚羧酸减水剂包括:自制聚羧酸减水剂母液98份、改性氧化石墨烯32份、稳泡剂0.45份、消泡剂1.7份、水305份。

4.根据权利要求3所述的降粘型聚羧酸减水剂,其特征在于:按重量份数计,所述自制聚羧酸减水剂母液包括:5.9份季戊四醇、35份丙烯酸、11份对甲苯磺酸、0.029份对苯二酚、42份甲苯、5.8份异丁烯聚氧乙烯醚、0.1份巯基乙酸、0.36份过硫酸铵、2.5份1-(4-溴丁基)-芘,0.82份浓硫酸、24份水。

5.根据权利要求1所述的降粘型聚羧酸减水剂,其特征在于:所述稳泡剂为松香酸钠;所述消泡剂为聚醚类消泡剂。

6.根据权利要求1所述的降粘型聚羧酸减水剂,其特征在于:改性氧化石墨烯(的组成)的制备步骤为:

7.根据权利要求2所述的降粘型聚羧酸减水剂,其特征在于:所述自制聚羧酸减水剂母液的制备方法为:

8.根据权利要求1-7任意一项所述的降粘型聚羧酸减水剂的制备方法,其特征在于:在反应容器中依次加入自制聚羧酸减水剂母液和改性氧化石墨烯,搅拌45min后,依次加入稳泡剂和消泡剂,搅拌10min,即得到降粘型聚羧酸减水剂。


技术总结
本发明涉及混凝土外加剂技术领域,具体涉及一种降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法,该降粘型聚羧酸减水剂按重量份计,其制备原料包括:自制聚羧酸减水剂母液90‑110份、改性氧化石墨烯27‑45份、稳泡剂0.3‑0.6份、消泡剂1.1‑1.9份、水280‑320份;本发明通过N,N‑二甲基‑2‑羟基乙胺改性氧化石墨烯,使氧化石墨烯具有更好的层间摩擦性能和更多的活性位点;本发明在网状结构的聚羧酸减水剂表面引入1‑(4‑溴丁基)‑芘,改善其分散性,从而降低混凝土的粘稠性。

技术研发人员:余亚宁,周雨,白草原
受保护的技术使用者:四川蜀道建筑科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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