一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂及其制备工艺
阅读说明：本技术 一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂及其制备工艺 (Sodium-glucan modified polycarboxylic acid high-performance water reducing agent and preparation process thereof ) 是由 陈德育 洪水木 洪鉴 李金国 于 2021-02-06 设计创作，主要内容包括：本申请涉及混凝土领域,具体公开了一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂及其制备工艺,改性聚羧酸高性能减水剂包括甲基烯丙醇聚氧乙烯醚350-450份,丙烯酸65-75份,2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸1-2份,巯基乙醇2-5份,维生素C 2-5份,葡萄糖酸钠80-110份；其制备方法为：将甲基烯丙醇聚氧乙烯醚,2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸,分散剂和增粘剂加入反应釜中,再加入水使其溶解,待完全溶解后加入双氧水中搅拌均匀得到预混合物；向预混合物滴加丙烯酸,调节pH值为中性,制得改性的聚羧酸高性能减水剂,本申请的改性聚羧酸高性能减水剂可用于混凝土的外加剂,其具有提高混凝土粘性的优点。(The application relates to the field of concrete, and particularly discloses a sodium gluconate modified polycarboxylic acid high-performance water reducing agent and a preparation process thereof, wherein the modified polycarboxylic acid high-performance water reducing agent comprises 450 parts of methallyl alcohol polyoxyethylene ether 350-one, 65-75 parts of acrylic acid, 1-2 parts of 2-acrylamide-2-methacrylic sulfonic acid, 2-5 parts of mercaptoethanol, 2-5 parts of vitamin C and 80-110 parts of sodium gluconate; the preparation method comprises the following steps: adding methallyl alcohol polyoxyethylene ether, 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, a dispersing agent and a tackifier into a reaction kettle, adding water to dissolve the methallyl alcohol polyoxyethylene ether, 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, and adding hydrogen peroxide after the methyl allyl alcohol polyoxyethylene ether, the 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, the dispersing agent and the tackifier are completely dissolved to obtain a premix; and (3) adding acrylic acid dropwise into the premix, and adjusting the pH value to be neutral to prepare the modified polycarboxylic acid high-performance water reducing agent.)
技术领域
本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂及其制备工艺。
背景技术
减水剂已经成为混凝土不可或缺的组分，在改善混凝土性能方面发挥着越来越重要的作用。聚羧酸减水剂作为一种混凝土添加剂，不仅有很高的减水率，较高的保塑性，与水泥的适应性强，成型混凝土强度高，后期干缩小，耐腐蚀性各方面均比第一、二代减水剂好，节能环保绿色化学，这些更是其他各类减水剂无法比拟，随着商品混凝土的发展，人们对聚羧酸系减水剂的保坍性能要求越来越高。
针对上述相关技术，发明人认为加入聚羧酸减水剂的混凝土中，由于聚羧酸的主链吸附在水泥颗粒表面阻止颗粒与水接触，侧链为提供静电斥力的亲水官能团，静电斥力使各个水泥颗粒间相互排斥，最终制得的混凝土中存在有水泥颗粒之间的粘性较弱的缺陷。
发明内容
为了提高混凝土中水泥颗粒之间粘性，本申请提供一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂。
为了获得一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂，本申请提供一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂的制备方法。
第一方面，本申请提供一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂，采用如下的技术方案：一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂，包括以下质量份数的原料通过搅拌混合得到：
甲基烯丙醇聚氧乙烯醚100-120份，
丙烯酸65-75份，
2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸1-2份，
巯基乙醇2-5份，
液碱90-100份，
双氧水3-8份，
维生素C 2-5份，
葡萄糖酸钠80-110份。
通过采用上述技术方案，由于加入聚羧酸减水剂之后，聚羧酸减水剂的憎水基团会定向吸附于水泥颗粒表面，而亲水基团则指向水溶液，使得水泥颗粒表面带有相同符号的电荷，水泥颗粒之间受到静电斥力相互排斥，葡萄糖酸钠支链接枝于聚羧酸的主链上，由于葡萄糖酸钠的分子结构中具有较长的烃基，烃基基团吸附于多个水泥颗粒表面，增加水泥颗粒之间的粘性程度，且葡萄糖酸钠分子上还含有羟基，羟基可以与水形成氢键，延缓水泥颗粒的水化，所以葡萄糖酸钠对聚羧酸减水剂进行改性，制备的高性能减水剂，不仅具有延缓水泥水化的作用，还具有提高混凝土粘性的效果。
优选的，减水剂原料包括分散剂30-50份。
通过采用上述技术方案，向聚羧酸减水剂中加入分散剂，分散剂可以使聚羧酸减水剂在水泥颗粒内的混合效果更好，降低聚羧酸减水剂凝聚的可能性，葡萄糖酸钠的烃基吸附于水泥颗粒表面，提高水泥颗粒之间的粘性效果更好。
优选的，所述分散剂为三羧基苯磺酸。
通过采用上述技术方案，三羧基苯磺酸用作分散剂，三羧基苯磺酸加入到减水剂中，由于三羧基苯磺酸分子式中含有羧基和磺酸基，羧基和磺酸基含有较强的分散性，所以加入三羧基苯磺酸可以使减水剂在混凝土中充分分散，提高水泥颗粒之间的粘性效果更好。
优选的，减水剂原料包括增粘剂40-70份。
通过采用上述技术方案，在减水剂原料中加入增粘剂，增粘剂可以增强水泥颗粒之间的粘结性，提高水泥颗粒之间的粘性，从而使制得的混凝土具有高强度的效果。
优选的，所述增粘剂为甲氧基聚乙二醇马来酰胺。
通过采用上述技术方案，甲氧基聚乙二醇马来酰胺用作分散剂，用于提高水泥颗粒的粘性，且甲氧基聚乙二醇马来酰胺含有酰胺基，酰胺基与主链连接，它在混凝土的碱性环境中更加稳定，更有利于混凝土的增粘保水性，且酰胺基具有一定空间位阻作用，可以增加减水剂的分散性，所以加入甲氧基聚乙二醇马来酰胺提高混凝土的粘性效果更好。
优选的，所述液碱的质量浓度为20％-40％。
通过采用上述技术方案，液碱的质量浓度控制在20％-40％时，所制得的聚羧酸高性能减水剂性价比更高。
第二方面，本申请提供一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂的制备方法，采用如下的技术方案：
一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂的制备方法，包括以下步骤制备：
S1：将甲基烯丙醇聚氧乙烯醚，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸，葡萄糖酸钠，分散剂和增粘剂加入反应釜中，再加入水使其溶解，待完全溶解后加入双氧水中搅拌均匀得到预混合物；
S2：将预混合物升高温度至30-50℃时，向预混合物中滴加维生素C，丙烯酸和巯基乙醇，滴加完毕后继续保温，降至室温；
S3：采用液碱调节产物的pH值为中性,制得改性的聚羧酸高性能减水剂。
通过采用上述技术方案，制备得到的聚羧酸减水剂的主链吸附于水泥颗粒表面，葡萄糖酸钠的憎水官能团烃基吸附于水泥颗粒表面，提高水泥颗粒的粘性，且分散剂和增粘剂分别引入了磺酸基和酰胺基，提高了聚羧酸减水剂的增粘保水性，所以这种制备方法可以获得一种聚羧酸高效减水剂。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用葡萄糖酸钠，由于葡萄糖酸钠支链接枝于聚羧酸的主链上，由于葡萄糖酸钠的分子结构中具有较长的烃基，烃基基团吸附于多个水泥颗粒表面，增加水泥颗粒之间的粘性程度，且葡萄糖酸钠分子上还含有羟基，羟基可以与水形成氢键，延缓水泥颗粒的水化，获得了混凝土粘性增强的效果；
2、本申请中优选采用甲氧基聚乙二醇马来酰，由于甲氧基聚乙二醇马来酰胺用作分散剂，用于提高水泥颗粒的粘性，且甲氧基聚乙二醇马来酰胺含有酰胺基，酰胺基与主链连接，它在混凝土的碱性环境中更加稳定，获得了混凝土增粘保水性的效果；
3、本申请的方法，通过将甲基烯丙醇聚氧乙烯醚，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸，葡萄糖酸钠，分散剂和增粘剂加入反应釜中，再加入水使其溶解，待完全溶解后加入双氧水中搅拌均匀得到预混合物；升高温度，向预混合物中滴加丙烯酸和巯基乙醇，滴加完毕后继续保温，降至室温；采用液碱调节产物的pH值为中性,制得改性的聚羧酸高性能减水剂，因此获得了混凝土粘性增加的效果。
具体实施方式
原料来源
原料
厂家
甲基烯丙醇聚氧乙烯醚
河北圣成隆化工有限公司
丙烯酸
山东巨和生物技术有限公司
2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸
寿光市荣晟新材料有限公司
巯基乙醇
艾特(山东)新材料有限公司
液碱
济南鑫龙海工贸有限公司
双氧水
河北九星化工产品有限公司
维生素C
河南利享生物科技有限公司
葡萄糖酸钠
吴江市奥邦精细化工有限公司
三羧基苯磺酸
郑州艾克姆化工有限公司
甲氧基聚乙二醇马来酰胺
上海源叶生物科技有限公司
实施例1
一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂，包括以下原料通过搅拌混合得到：
甲基烯丙醇聚氧乙烯醚110kg，
丙烯酸70kg，
2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸1.5kg，
巯基乙醇3.5kg，
液碱100kg，液碱的质量浓度为30％。
双氧水5.5kg，
维生素C 3.5kg，
葡萄糖酸钠95kg，
分散剂40kg，分散剂为三羧基苯磺酸。
增粘剂55kg，增粘剂为甲氧基聚乙二醇马来酰胺。
一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将甲基烯丙醇聚氧乙烯醚，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸，葡萄糖酸钠，三羧基苯磺酸和甲氧基聚乙二醇马来酰胺加入反应釜中，再加入双氧水中搅拌均匀得到预混合物；
S2：将预混合物升高温度至40℃时，向预混合物中滴加维生素C，丙烯酸和巯基乙醇，滴加时间4h，滴加完毕后继续保温1.5h，降至室温；
S3：采用30％液碱调节产物的pH值为7,制得改性的聚羧酸高性能减水剂。
根据上述制备方法进行一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂的生产，改变原料的用量另做实施例2-5，其余操作步骤和参数均与实施例1相同，共得到实施例1-5的聚羧酸高性能减水剂，实施例1-5具体用量情况如下表所示。
表1，实施例1-5具体原料用量情况。
一种混凝土，包括以下质量份数的原料通过搅拌混合得到：水泥85kg，粉煤灰40kg，沙子30kg和水100kg，将上述实施例1-5中获得的五种聚羧酸高性能减水剂分别和混凝土原料进行混合得到五种高粘性混凝土。
对实施例1-5所得到的高粘性混凝土进行测试。
1.粘性测试：参照《普通混凝土搅拌物性能试验方法标准》(GB/T 50080-2016)采用倒坍落度筒法来测试混凝土的粘度，混凝土流出倒坍落度筒的用时越长，意味着混凝土的粘度越大。
2.抗压强度测试：7d、28d抗压强度，测试方法及仪器严格按照GB/T 50081-2019《普通混凝土力学性能试验方法》执行。
测试结果如下表所示。
表2，实施例1-5的混凝土粘度和混凝土强度的测试结果。
由上表可知，实施例1的测试结果均优于实施例2-5的测试结果，可以看出实施例1制得的混凝土的抗压强度较强，粘性较大，所以实施例1制得的聚羧酸减水剂加入混凝土原料中获到的高粘性混凝土的性价比较高。
实施例6
一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂，基于实施例1的基础上，未向聚羧酸减水剂中加入分散剂，其余操作步骤和参数均与实施例1相同。
实施例7
一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂，基于实施例1的基础上，分散剂选用硬脂酸钡，其余操作步骤和参数均与实施例1相同。
实施例8
一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂，基于实施例1的基础上，分散剂选用柠檬酸钾，其余操作步骤和参数均与实施例1相同。
实施例9
一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂，基于实施例1的基础上，未向聚羧酸减水剂中加入增粘剂，其余操作步骤和参数均与实施例1相同。
实施例10
一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂，基于实施例1的基础上，增粘剂选用萜烯树脂，其余操作步骤和参数均与实施例1相同。
实施例11
一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂，基于实施例1的基础上，增粘剂选用氧化铵，其余操作步骤和参数均与实施例1相同。
实施例12
一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂，基于实施例1的基础上，液碱的浓度选用20％，其余操作步骤和参数均与实施例1相同。
实施例13
一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂，基于实施例1的基础上，液碱的浓度选用40％，其余操作步骤和参数均与实施例1相同。
对比例1
一种用葡钠改性聚羧酸高性能减水剂，基于实施例1的基础上，未向聚羧酸减水剂中加入葡萄糖酸钠，其余操作步骤和参数均与实施例1相同。
对实施例6-13和对比例1所得到高粘度的混凝土进行测试，测试结果如下表所示。
表3，实施例6-13和对比例1的混凝土粘度和混凝土强度的测试结果。
由上表可以看出，实施例1的测试结果明显要优于实施例6-13和对比例1的测试结果。
结合实施例1和实施例6并结合表3可以看出，当聚羧酸减水剂中未加入分散剂时，制得的聚羧酸减水剂加入混凝土原料中制得的混凝土的倒坍落度筒时间较低，抗压强度影响不是很大，所以加入分散剂可以提高混凝土的倒坍落度筒时间。
结合实施例1和实施例7并结合表3可以看出，当分散剂选用硬脂酸钡时，获得的混凝土的倒坍落度筒时间较小，结合实施例1和实施例8可以看出，当分散剂选用柠檬酸钾时，获得的混凝土的倒坍落度筒时间较小，抗压强度较低，所以可以得出分散剂选用三羧基苯磺酸可以延长混凝土的倒坍落度筒时间和增强混凝土的抗压强度。
结合实施例1和实施例9并结合表3可以看出，当聚羧酸减水剂中未加入增粘剂时，获得的聚羧酸减水剂加入混凝土原料中制得的混凝土的倒坍落度筒时间较低，且抗压强度较低，所以加入增粘剂可以延长混凝土的倒坍落度筒时间和增强混凝土的抗压强度。
结合实施例1和实施例10并结合表3可以看出，当增粘剂选用萜烯树脂时，获得的混凝土的倒坍落度筒时间与实施例1相差不大，但其抗压强度较低，结合实施例1和实施例11可以看出，当增粘剂选用氧化铵时，获得的混凝土的倒坍落度筒时间和抗压强度较实施例1相差不大，但是实施例1要明显好于实施例11，所以增粘剂选用甲氧基聚乙二醇马来酰胺获得的混凝土的倒坍落度筒时间较长，抗压强度较大。
结合实施例1和实施例12并结合表3可以看出，当液碱浓度选用20％时，获得的混凝土的倒坍落筒时间较低，结合实施例1和实施例13可以看出，当液碱浓度选用40％时，获得的混凝土的抗压强度较低，所以只有选用液碱浓度为30％时，获得的混凝土的抗压强度较好，且倒坍落度筒时间较长。
结合实施例1和对比例1并结合表3可以看出，当聚羧酸减水剂中未加入葡萄糖酸钠时，获得的混凝土的倒坍落筒时间较低，且抗压强度也明显不如实施例1，所以得出加入葡萄糖酸钠可以延长混凝土的倒坍落度筒时间和增强混凝土的抗压强度。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。