一种低掺量高效抗泥性减水剂的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料制备领域，尤其是一种低掺量高效抗泥性减水剂的制备方法。
背景技术
减水剂作为混凝土必不可少的材料，要想实现混凝土耐久的技术特征“三低”-低水胶比，低单方用水量，低水泥用量，减水剂的高减水率是一个非常重要的指标。正由于聚羧酸减水剂的减水率高，保坍性好，所以其是未来减水剂的发展方向。
CN110041468A公开了一种降粘型聚羧酸减水的组合物及制备方法，包括以下重量份的组分：不饱和聚醚大单体200～220份，苯乙烯25～35份，不饱和酸酐25～35份，乙酸丁酯200～250份，正庚烷750～800份，引发剂2～4份，链转移剂1.5～2.2份，去离子水适量。本发明使用两步法合成酯类降粘型聚羧酸减水剂，合成的中间体与MPEG有更好的反应活性，转换率高且工艺相较于普通酯类聚羧酸减水剂更加简单，提高了生产效率，降低成本价，节能环保，使用苯乙烯、顺丁烯二酸酐与2000分子量的聚乙二醇单甲醚合成聚羧酸减水剂，减水剂的侧链引入了苯环与酸酐来调整聚羧酸减水剂的亲水亲油值。
CN109250945A提供一种聚羧酸型减水剂，其按重量百分比包括如下组分：不饱和聚氧乙烯醚14-21份、缓释型高效减水剂2.8-3.5份、十二烷基硫酸钠3.8-12.5份、丙烯酸5.5-8.5份、交联单体5-10份、二乙醇单异丙醇胺11-26份、葡萄糖酸钠8-20份、顺丁烯二酸酐1.6-3.0份、巯基丙酸8-16份、N-二甲基环己胺1-2份、羧酸酯3.5-7.5份、甲基丙烯磺酸钠7-9份、次磷酸钠8-13份、引发剂3-5份、防腐剂6-12份。该发明的高性能减水剂的生产方法提供的减水剂能够减少混凝土施工过程中加入的水量，有利于缩短混凝土的凝固时间，并提高混凝土的强度。
CN109111543A公开了一种聚羧酸高效减水剂，该产品属于化工领域。生产该产品使用的原料按重量配比包括：丙烯酸8％-9％、甲基丙烯酸钠2％-3％、马来酸酐4％、过硫酸钠2％、氢氧化钙3％、去离子水80％通过掺混的方法来生产聚羧酸高效减水剂，该产品无毒，可适用于各种水泥，优点是：1.可保护原料的分离，从而制造品质一致的混凝土；2.较长时间内拥有良好的可使用性；3.减少泛浆而减少混凝土的深淀；4.具有良好的减水效果和保坍性，减水率高、混凝土和易性好。
在实际生产过程中，由于水泥品种繁多、混凝土砂石料含泥较多等等，还是会经常出现与水泥适应性不好、混凝土坍落度损失大、混凝土和易性差等问题，难以满足实际工程的施工要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种低掺量高效抗泥性减水剂的制备方法。
一种低掺量高效抗泥性减水剂的制备方法，其具体制备方案如下：
步骤1：按照质量份数，在氮气气氛下，将30-40份的四甲基二硅氮烷、0.3-0.6份的15％-20％的氯铂酸的异丙醇溶液，5-15份的乙烯基苯磺酰氯，4-10份的2,7-辛二烯醇，200-300份的白油加入到反应釜中，在50-60℃下搅拌3-7h，然后控温100-110℃蒸发除去白油，得到增效剂；
乙烯基苯磺酰氯，2,7-辛二烯醇与四甲基二硅氮烷发生硅氢加成反应，其部分反应方程式示意为：
步骤2：按照质量份数，将14-19份的丁烯二酸、45-68份的丙烯酸酯、3-7份的聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯和0.2-0.6份的引发剂加入反应釜中，在氮气保护下搅拌升温到90-120℃，反应30-60min，然后加入4-8份的增效剂继续反应120-240min；然后将0.8-3.1份的对甲苯磺酸、2-5份的硫酸氢钠、3.4-6.8份的有机胺，2-5份的引发剂和80-100份的水混合均匀后加热到60-80℃，并控制在60-120min内加入到反应釜中，加完后加入12-26份的三聚氰胺树脂，继续搅拌继续反应180-240min，即可得到一种低掺量高效抗泥性减水剂。
增效剂与丁烯二酸，聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯聚合反应，然后聚合物的羧基，酰氯基团与有机胺进一步反应，生成具有柔性长链结构的高效减水剂。
所述的聚醚二元醇的数均分子量为400-800。
所述的丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯或丙烯酸异丁酯。
所述的引发剂为过硫酸铵和硫代硫酸钠按照质量比1:0.2-0.8比例混合而成。
所述的聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯的数均分子量为600-800。
所述的有机胺为二乙醇胺或二乙醇单异丙醇胺。
本发明的一种低掺量高效抗泥性减水剂的制备方法，本发明从分子设计角度制备了具有很多柔性长链结构的高效减水剂，本发明的减水剂能够抑制泥土对减水剂的吸附作用，减小泥土对减水效果的抑制作用，达到非常好的抗泥效果；本发明的减水剂具有水泥分散性能良好，减水效果明显，减水率高的优点，而且是一款对粘土敏感性较低的聚羧酸盐复合减水剂，从分子设计的角度出发抑制粘土产生的负面效应，对于使用含泥量较大的劣质砂石制备的混凝土也具有较好的减水效果。
附图说明
图1为实施例2制备的增效剂的傅里叶红外光谱图：
在3333cm-1附近存在氮氢键的伸缩吸收峰，在2916cm-1附近存在碳氢键的伸缩吸收峰，在760cm-1附近存在硅碳键的伸缩吸收峰，在1039cm-1附近存在碳氮单键的吸收峰，说明四甲基二硅氮烷参与了反应，在2147cm-1附近无明显的硅氢吸收峰，说明硅氢键已全部发生硅氢加成反应；在1469cm-1附近存在苯环的骨架伸缩吸收峰，在1188cm-1附近存在磺酸基的反对称伸缩吸收峰，说明乙烯基苯磺酰氯参与了反应；在1649cm-1附近存在碳碳双键的吸收峰，在692cm-1附近存在羟基的面外弯曲吸收峰，说明2,7-辛二烯醇参与了反应，而且碳碳双键仍有残余。
具体实施方式
下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：
实施例1
一种低掺量高效抗泥性减水剂的制备方法，其具体制备方案如下：
步骤1：在氮气气氛下，将30g的四甲基二硅氮烷、0.3g的15％的氯铂酸的异丙醇溶液，5g的乙烯基苯磺酰氯，4g的2,7-辛二烯醇，和200g的异丙醇加入到反应釜中，在60℃下搅拌5h，然后控温100℃蒸发除去异丙醇，得到增效剂，
步骤2：将14g丁烯二酸、45g丙烯酸酯、3g聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯和0.2g引发剂加入反应釜中，在氮气保护下搅拌升温到90℃，反应30min，然后加入4g增效剂继续反应120min；然后将0.8g对甲苯磺酸、2g硫酸氢钠、3.4g有机胺，2g引发剂和80g水混合均匀后加热到60℃，并控制在60min内加入到反应釜中，加完后加入12g三聚氰胺树脂，继续搅拌继续反应180min，即可得到一种低掺量高效抗泥性减水剂。
所述的聚醚二元醇的数均分子量为400。
所述的丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯。
所述的引发剂为过硫酸铵和硫代硫酸钠按照质量比1:0.2比例混合而成。
所述的聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯的数均分子量为600。
所述的有机胺为二乙醇胺。
实施例2
一种低掺量高效抗泥性减水剂的制备方法，其具体制备方案如下：
步骤1：在氮气气氛下，将32g的四甲基二硅氮烷、0.4g的16％的氯铂酸的异丙醇溶液，7g的乙烯基苯磺酰氯，5g的2,7-辛二烯醇，和220g的异丙醇加入到反应釜中，在63℃下搅拌7h，然后控温102℃蒸发除去异丙醇，得到增效剂，
步骤2：将16g丁烯二酸、52g丙烯酸酯、5g聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯和0.4g引发剂加入反应釜中，在氮气保护下搅拌升温到100℃，反应45min，然后加入6g增效剂继续反应180min；然后将2.4g对甲苯磺酸、3g硫酸氢钠、4.8g有机胺，3g引发剂和90g水混合均匀后加热到70℃，并控制在90min内加入到反应釜中，加完后加入18g三聚氰胺树脂，继续搅拌继续反应200min，即可得到一种低掺量高效抗泥性减水剂。
所述的聚醚二元醇的数均分子量为600。
所述的丙烯酸酯为丙烯酸羟丙酯。
所述的引发剂为过硫酸铵和硫代硫酸钠按照质量比1:0.5比例混合而成。
所述的聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯的数均分子量为700。
所述的有机胺为二乙醇单异丙醇胺。
实施例3
一种低掺量高效抗泥性减水剂的制备方法，其具体制备方案如下：
步骤1：在氮气气氛下，将40g的四甲基二硅氮烷、0.6g的20％的氯铂酸的异丙醇溶液，15g的乙烯基苯磺酰氯，10g的2,7-辛二烯醇，和300g的异丙醇加入到反应釜中，在70℃下搅拌9h，然后控温110℃蒸发除去异丙醇，得到增效剂，
步骤2：将19g丁烯二酸、68g丙烯酸酯、7g聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯和0.6g引发剂加入反应釜中，在氮气保护下搅拌升温到120℃，反应60min，然后加入8g增效剂继续反应240min；然后将3.1g对甲苯磺酸、5g硫酸氢钠、6.8g有机胺，5g引发剂和100g水混合均匀后加热到80℃，并控制在120min内加入到反应釜中，加完后加入26g三聚氰胺树脂，继续搅拌继续反应240min，即可得到一种低掺量高效抗泥性减水剂。
所述的聚醚二元醇的数均分子量为800。
所述的丙烯酸酯为丙烯酸异丁酯。
所述的引发剂为过硫酸铵和硫代硫酸钠按照质量比1:0.8比例混合而成。
所述的聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯的数均分子量为800。
所述的有机胺为二乙醇单异丙醇胺。
净浆流动度测试根据《GB/T 8077-2000混凝土外加剂匀质性试验方法》，在水灰比为0.29，减水剂掺量为0.3％(占水泥质量的)条件下，进行水泥净浆流动度测试。减水剂对水泥胶砂减水率的测定参照GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》。
对比例1
一种低掺量高效抗泥性减水剂的制备方法，其具体制备方案如下：
将14g丁烯二酸、45g丙烯酸酯、3g聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯和0.2g引发剂加入反应釜中，在氮气保护下搅拌升温到90℃，反应30min，然后将0.8g对甲苯磺酸、2g硫酸氢钠、3.4g有机胺，2g引发剂和80g水混合均匀后加热到60℃，并控制在60min内加入到反应釜中，加完后加入12g三聚氰胺树脂，继续搅拌继续反应180min，即可得到一种低掺量高效抗泥性减水剂。
所述的丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯。
所述的引发剂为过硫酸铵和硫代硫酸钠按照质量比1:0.2比例混合而成。
所述的聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯的数均分子量为600。
所述的有机胺为二乙醇胺。
对比例2
一种低掺量高效抗泥性减水剂的制备方法，其具体制备方案如下：
步骤1：在氮气气氛下，将30g的四甲基二硅氮烷、0.3g的15％的氯铂酸的异丙醇溶液，5g的乙烯基苯磺酰氯，200g的异丙醇加入到反应釜中，在60℃下搅拌5h，然后控温100℃蒸发除去异丙醇，得到增效剂，
步骤2：将14g丁烯二酸、45g丙烯酸酯、3g聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯和0.2g引发剂加入反应釜中，在氮气保护下搅拌升温到90℃，反应30min，然后加入4g增效剂继续反应120min；然后将0.8g对甲苯磺酸、2g硫酸氢钠、3.4g有机胺，2g引发剂和80g水混合均匀后加热到60℃，并控制在60min内加入到反应釜中，加完后加入12g三聚氰胺树脂，继续搅拌继续反应180min，即可得到一种低掺量高效抗泥性减水剂。
所述的聚醚二元醇的数均分子量为400。
所述的丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯。
所述的引发剂为过硫酸铵和硫代硫酸钠按照质量比1:0.2比例混合而成。
所述的聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯的数均分子量为600。
所述的有机胺为二乙醇胺。
对比例3
一种低掺量高效抗泥性减水剂的制备方法，其具体制备方案如下：
步骤1：在氮气气氛下，将30g的四甲基二硅氮烷、0.3g的15％的氯铂酸的异丙醇溶液，5g的乙烯基苯磺酰氯，和200g的异丙醇加入到反应釜中，在60℃下搅拌5h，然后控温100℃蒸发除去异丙醇，得到增效剂，
步骤2：将45g丙烯酸酯、3g聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯和0.2g引发剂加入反应釜中，在氮气保护下搅拌升温到90℃，反应30min，然后加入4g增效剂继续反应120min；然后将0.8g对甲苯磺酸、2g硫酸氢钠、3.4g有机胺，2g引发剂和80g水混合均匀后加热到60℃，并控制在60min内加入到反应釜中，加完后加入12g三聚氰胺树脂，继续搅拌继续反应180min，即可得到一种低掺量高效抗泥性减水剂。
所述的聚醚二元醇的数均分子量为400。
所述的丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯。
所述的引发剂为过硫酸铵和硫代硫酸钠按照质量比1:0.2比例混合而成。
所述的聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯的数均分子量为600。
所述的有机胺为二乙醇胺。
对比例的减水剂性能测试方法同以上实施例，其检测结果如下。
