阅读说明：本技术 一种聚羧酸减水剂及其常温下快速合成的方法 (Polycarboxylate superplasticizer and method for rapidly synthesizing same at normal temperature ) 是由 陈杰 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种聚羧酸减水剂,主要包括GPEG聚醚大单体、氧化剂、金属促进剂、链转移剂、不饱和羧酸类小单体、还原剂等。还公开了其在常温下快速合成的方法。本发明使用一种分子量2000-3000的新型聚醚(GPEG),该单体属于2+2结构的新型单体,可以和不饱和酸小单体在加入链转移剂、氧化剂、还原剂的情况下聚合；该单体的双键结构较传统的聚醚大单体的双键活性更高,因此聚合反应在常温下即可完成,反应时间更短,从而节约生产成本。本发明在聚合反应中加入了金属促进剂,有利于聚合反应在常温下更容易进行,且加快聚合反应的速度。本发明使用的高活性聚醚与不饱和羧酸类小单体聚合得到的减水剂较市售减水剂具有更优异的减水和保坍性能了。(The invention discloses a polycarboxylate superplasticizer which mainly comprises a GPEG polyether macromonomer, an oxidant, a metal accelerator, a chain transfer agent, an unsaturated carboxylic acid small monomer, a reducing agent and the like. Also discloses a method for rapidly synthesizing the compound at normal temperature. The invention uses a novel polyether (GPEG) with molecular weight of 2000-3000, the monomer belongs to a novel monomer with a 2+2 structure, and the monomer can be polymerized with an unsaturated acid small monomer under the condition of adding a chain transfer agent, an oxidant and a reducing agent; compared with the traditional polyether macromonomer, the double bond structure of the monomer has higher double bond activity, so that the polymerization reaction can be completed at normal temperature, the reaction time is shorter, and the production cost is saved. The metal promoter is added in the polymerization reaction, so that the polymerization reaction is easier to carry out at normal temperature, and the polymerization reaction speed is accelerated. Compared with the water reducing agent sold in the market, the water reducing agent obtained by polymerizing the high-activity polyether and the unsaturated carboxylic acid small monomer has more excellent water reducing and slump retaining performances.)

一种聚羧酸减水剂及其常温下快速合成的方法

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种聚羧酸减水剂及其常温下快速合成的方法。

背景技术

聚羧酸系减水剂是继木质素为代表的普通减水剂和萘系高性能减水剂之后发展起来的第三代高性能混凝土减水剂，其以高的减水率、良好的坍落度保持性已广泛受到混凝土工程界的亲睐。聚羧酸减水剂的分子结构中含有羧酸，是一种接枝共聚物，其支链结构特征较为明显，一般是聚氧乙烯形成的“接枝状”支链或者是“梳状”支链，这种组成形式有利于提高分子功能基团的表面活性。近年来，以企业为主体的机构积极投入到聚羧酸减水剂的创新研发当中，制备了减水率高，保坍性好的聚羧酸减水剂。但是，目前低温/常温的聚羧酸减水剂制备方法反应时间长，普通的聚合引发体系反应时间至少需要2-10h；采用高温的方法合成聚羧酸减水剂，虽然可以缩短反应时间，但反应温度一般在40℃以上，能耗较高。此外，随着，对聚羧酸减水剂的需求和性能要求逐年提高，因此制备具有更高的减水率和更好的坍落度保持性能的减水剂则显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是提供一种可在常温下快速合成的聚羧酸减水剂，其具备优异的减水和保坍性能。

本发明的技术方案为：

一种聚羧酸减水剂，包括以下重量份的组分：GPEG聚醚大单体90-120份、氧化剂0.5-0.7份、金属促进剂0.5-0.7份、链转移剂0.4-0.8份、不饱和羧酸类小单体8-15份、还原剂0.09-0.15份。

进一步的，氧化剂为过硫酸铵、质量分数为27.5％的双氧水或过硫酸钾中的一种或两种以上组合。

进一步的，金属促进剂为质量分数为0.5％-1％的FeSO4溶液。

进一步的，链转移剂为巯基乙酸、巯基丙酸或巯基乙醇中的一种或两种以上组合。

进一步的，不饱和羧酸类小单体为马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸或富马酸中的一种或两种以上组合。

进一步的，还原剂溶液为吊白块、E51或维生素C中的一种或两种以上组合。

进一步的，氧化剂为25-30％的双氧水、金属促进剂为0.5-1％的FeSO4溶液、链转移剂为巯基丙酸、不饱和羧酸类小单体为丙烯酸、还原剂为E51。

本发明解决的技术问题之二是提供一种在常温下快速合成上述聚羧酸减水剂的方法。

本发明的技术方案为：

一种常温下快速合成聚羧酸减水剂的方法，包括以下步骤：

(1)按照比例将GPEG聚醚大单体和60-80份自来水加入到反应釜中，搅拌溶解成均匀透明的溶液后，加入氧化剂和金属促进剂；

(2)将不饱和羧酸小单体，链转移剂溶于10-15份自来水中配成滴加液A料备用，将还原剂溶于20-22份自来水中配成滴加液B料备用；

(3)同时向步骤1中的底液中匀速加入所述的A料和B料，在30-60min内滴加完毕，滴加完成后保温1小时结束反应即得聚羧酸减水剂溶液；

(4)用碱溶液调节pH值至中性，所得透明液体即为聚羧酸减水剂。

本发明的有益之处在于：

1、本发明为缩短聚羧酸减水剂的合成时间，使用一种分子量2000-3000的新型聚醚大单体(GPEG)，该单体属于2+2结构的新型单体，可以和不饱和酸小单体在加入链转移剂、氧化剂、还原剂的情况下聚合；该单体的双键结构较传统的聚醚大单体的双键活性更高，因此聚合反应在常温下即可完成，反应时间可缩短为30min至1h。

2、本发明在聚合反应中加入了金属促进剂，有利于聚合反应在常温下更容易进行，且加快聚合反应的速度。

3、本发明使用的高活性聚醚与不饱和羧酸类小单体聚合得到的减水剂具有优异的减水和保坍性能。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1：

准备原料：GPEG聚醚大单体100份、氧化剂(双氧水)0.5份、金属促进剂(FeSO4)0.58份、链转移剂(巯基丙酸)0.7份、不饱和羧酸类小单体(丙烯酸)8份、还原剂(E51)0.1份。

合成步骤：

(1)将100份GPEG聚醚大单体加入到67份自来水中溶解作釜底液，搅拌溶解成均匀透明的溶液后，在釜底液中加入0.6份质量分数为25-30％的双氧水，优选质量分数为27.5％的双氧水和0.58份质量分数为0.5-1％的FeSO4溶液。

(2)将8份丙烯酸、0.7份巯基丙酸溶于10-12份自来水中配成滴加液A料，将0.1份E51溶于20-22份自来水中配成滴加液B料备用。

(3)同时在步骤1的溶液中滴加A料和B料，滴加时间持续30-60min，滴加完成后保温1h结束反应。

(4)保温完成后补充碱溶液调节pH值至中性，所得透明液体即为聚羧酸减水剂。

实施例2：

准备原料：GPEG聚醚大单体95份、氧化剂(双氧水)0.58份、金属促进剂(FeSO4)0.5份、链转移剂(巯基丙酸)0.4份、不饱和羧酸类小单体(丙烯酸)9份、还原剂(E51)0.09份。

合成步骤与实施例1一致。

实施例3：

准备原料：GPEG聚醚大单体120份、氧化剂(双氧水)0.7份、金属促进剂(FeSO4)0.7份、链转移剂(巯基丙酸)0.8份、不饱和羧酸类小单体(丙烯酸)15份、还原剂(E51)0.15份。

合成步骤与实施例1一致。

将实施例1-3合成的样品对市售普通聚羧酸减水剂进行混凝土性能测试对比。采用海螺42.5水泥；II级粉煤灰；砂：机制砂，细度模数2.60；碎石：粒径5-30mm；混凝土配合比如表1所示。

表1：混凝土试验配合比kg/m3

水泥	煤灰	砂	碎石	水
					280	90	902	977	160

根据GB-8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》，在相同试验条件下测其混凝土初始坍落度/扩展度和经时变化，如表2所示。

表2：掺加不同聚羧酸系减水剂的混凝土初始坍落度/扩展度和经时变化

根据上表2试验结果可以看出，本实施例1、2、3所制备的聚羧酸减水剂性能更为优异，其减水率高于目前市售减水剂，在同掺量下，经时坍落度/扩展度损失更小，且可达到降掺的效果。

需要补充说明的是给出的实施例仅仅是最佳的实施例，取得的效果最好，其中氧化剂、金属促进剂、链转移剂、不饱和羧酸类小单体、还原剂中的一种或者多种可以采取同类材料中的其它材料替换，不仅限于本实施例中所选取的材料。

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。