一种新型降粘保坍功能单体及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子化学及建筑材料
技术领域
，具体涉及一种新型降粘保坍功能单体及制备方法。背景技术
聚羧酸减水剂以其高减水率、良好的保塑性及低产量和绿色环保的优点而被广泛应用于配制高性能混凝土。目前，由于河砂资源的枯竭，机制砂作为一种新一代重要的细骨料而被用来配制混凝土。但是，在配制高强度等级的混凝土(强度等级大于C60)时经常会出现混凝土粘度大的问题，这使得混凝土的泵送和施工效果不理想。为了提高混凝土拌合物的流动性，采用保持水胶比不变的前提下条件下增加聚羧酸减水剂的掺量。但是，当由于聚羧酸减水剂比较敏感，在掺量增加的条件下不仅使得混凝土配制的成本增加，而且经常会造成混凝土离析泌水，严重影响了混凝土拌合物的和易性。
目前，市面上通过在聚羧酸减水剂中复配一些强酸性物质、硫酸盐或保水剂来解决高标号机制砂混凝土拌合物粘度过大或增加掺量离析泌水的问题。但是，这类酸性物质和无机盐经常会造成混凝土的28d抗压强度受损，而保水剂往往会使得聚羧酸减水剂的保塑性能受到一定的影响。
发明内容
本发明提供一种新型降粘保坍功能单体，与HPEG和TPEG的相容性好，能有效降低机制砂高强度等级混凝土的粘度，解决聚羧酸减水剂掺量高而离析泌水的问题，提高机制砂高强度等级混凝土的泵送性能。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型降粘保坍功能单体，其包括以下重量份数的原料：不饱和酸60～65份，多元醇20～30份，羟基醇5～10份，聚合醇2～8份，酯化催化剂0.5～1份，引发剂5～10份，过渡金属催化剂2.5×10-6～5×10-6份。
优选的，所述不饱和酸为甲基丙烯酸、丙烯酸、顺丁烯二酸酐中的一种或多种。
优选的，所述多元醇为乙二醇、丙三醇、月桂醇或山梨醇中的一种或多种。
优选的，所述羟基醇为甲醇、乙醇中的一种或多种。
优选的，所述聚合醇为聚乙二醇-400、聚乙二醇-800、聚丙二醇-400、聚丙二醇-600、1,2,3-丙三醇单聚物中的一种或多种。
优选的，所述酯化催化剂为氨基磺酸、对甲基苯磺酸、氯化亚砜、浓硫酸、浓盐酸中的一种或多种。
优选的，所述引发剂为双氧水、过硫酸铵、甲醛次亚硫酸钠中的一种或多种。
优选的，所述过渡金属催化剂为硫酸亚铁、氯化铜、硫酸铜、镍氧化物和钛氧化物的一种或多种。
优选的，制备方法包括以下步骤：
步骤一、将重量份数的不饱和酸和多元醇、羟基醇及聚合醇混合，开始搅拌并升温到50-60℃后加入酯化催化剂，继续升温至105-110℃后保持温度恒定，反应3.0-4.0h并保温2.0h，得到A液；
步骤二、将重量份数的过渡金属催化剂加入到A液搅拌均匀后、通过滴加的方式向A液中加入一定浓度的引发剂、并加热到115-120℃后保持温度恒定，应发剂的滴加时间为2.0-2.5h,滴加完成后继续反应2.0h，停止加温至温度至25℃后获得所述的新型降粘保坍功能单体。
本发明的有益效果：本发明采用不饱和酸与多种类型的醇反应制备的新型降粘保坍功能单体具有调节聚酸酸减水剂母液功能的特点。利用新型降粘保坍功能单体与传统的HPEG或TPEG复合通过自由基共聚合成的聚羧酸减水剂母液能够降低机制砂高强度等级混凝土拌和的粘度、提高混凝土拌合物的和易性和泵送性能。解决了传统聚羧酸减水剂因掺量高而导致混凝土离析泌水的问题，克服了酸性物质和硫酸盐复配导致硬化混凝土后期强度降低及保水剂造成混凝土拌合物经时损失快的缺点。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种新型降粘保坍功能单体，包括以下重量份数的原料：不饱和酸62份；多元醇23份；羟基醇5份；聚合醇5份；酯化催化剂0.8份；引发剂4.2份；过渡金属催化剂2.5×10-6份。
不饱和酸酸为顺丁烯二酸酐；多元醇为乙二醇；羟基醇为甲醇；聚合醇为聚乙二醇-400；酯化催化剂为氨基磺酸；引发剂为27.0％的双氧水和1.8浓度的过硫酸盐混合溶液；过渡金属催化剂为七水硫酸亚铁；
新型降粘保坍功能单体，制备方法包括以下步骤：
(1)将重量份数的顺丁烯二酸酐和乙二醇、甲醇，聚乙二醇-400开始搅拌并升温到50-60℃后加入氨基磺酸，继续升温至105-110℃后保持温度恒定，反应3.0-4.0h并保温2.0h，得到A液；
(2)将重量份数的七水硫酸亚铁加入到A液搅拌均匀后、通过滴加的方式向A液中加入一定浓度的双氧水和过硫酸铵溶液、并加热到115-120℃后保持温度恒定，应发剂的滴加时间为2.0-2.5h,滴加完成后继续反应2.0h，停止加温至温度至25℃后得得到降粘保坍功能单体；
聚羧酸减水剂母液的合成，包括以下质量分数的原料：底料包括水30份；TPEG 34份；过硫酸铵0.1份；双氧水0.35份；A料包括水5份；丙烯酸1份；降粘保坍功能单体5份；B料包括水8.335份；抗坏血酸0.075份；巯基丙酸0.14份；
聚羧酸减水剂母液的合成步骤如下：
先在反应釜加入底水，再加入TPEG常温搅拌至完全溶解后加入过硫酸铵和双氧水后搅拌均匀。
将配置好的A料和B料以滴加的方式加入反应釜中，其中A料滴加时间为90min，B料的滴加时间为120min。
滴加完成后向反应釜中补水16份，然后保温2.0h后出料得到聚羧酸减水剂母液。
实施例2
一种新型降粘保坍功能单体，包括以下重量份数的原料：不饱和酸65份；多元醇20份；羟基醇2份；聚合醇8份；酯化催化剂0.5份；引发剂4.5份；过渡金属催化剂3.0×10-6份。
不饱和酸酸为顺丁烯二酸酐和甲基丙烯酸分别为50份和15份；多元醇为丙三醇；羟基醇为乙醇；聚合醇为聚丙二醇-800；酯化催化剂为对甲基苯磺酸；引发剂为27.0％的双氧水；过渡金属催化剂为七水硫酸亚铁和氯化铜混合物，质量比为2:1；
新型降粘保坍功能单体，制备方法包括以下步骤：
(1)将重量份数的顺丁烯二酸酐、甲基丙烯酸、丙三醇、乙醇，聚丙二醇-600开始搅拌并升温到50-60℃后加入对甲基苯磺酸，继续升温至105-110℃后保持温度恒定，反应3.0-4.0h并保温2.0h，得到A液；
(2)将重量份数的七水硫酸亚铁和氯化铜混合物加入到A液搅拌均匀后、通过滴加的方式向A液中加入一定浓度的双氧水、并加热到115-120℃后保持温度恒定，应发剂的滴加时间为2.0-2.5h,滴加完成后继续反应2.0h，停止加温至温度至25℃后得得到降粘保坍功能单体；
聚羧酸减水剂母液的合成，包括以下质量分数的原料：底料包括水30份；TPEG 34份；过硫酸铵0.1份；双氧水0.35份；A料包括水5份；丙烯酸0.6份；降粘保坍功能单体5份；B料包括水8.735份；抗坏血酸0.075份；巯基丙酸0.14份；
聚羧酸减水剂母液的合成方法同实施例1。
实施例3
一种新型降粘保坍功能单体，包括以下重量份数的原料：不饱和酸68份；多元醇22份；羟基醇2份；聚合醇2份；酯化催化剂1份；引发剂5份；过渡金属催化剂4.0×10-6份。
不饱和酸酸为顺丁烯二酸酐；多元醇为乙二醇；羟基醇为甲醇；聚合醇为聚乙二醇-800；酯化催化剂为对甲基苯磺酸；引发剂为27.0％的双氧水；过渡金属催化剂为七水硫酸亚铁和氯化铜混合物，质量比为2:1；
新型降粘保坍功能单体，制备方法包括以下步骤：
(1)将重量份数的顺丁烯二酸酐、乙二醇、甲醇，聚乙二醇-800开始搅拌并升温到50-60℃后加入对甲基苯磺酸，继续升温至105-110℃后保持温度恒定，反应3.0-4.0h并保温2.0h，得到A液；
(2)将重量份数的七水硫酸亚铁和氯化铜混合物加入到A液搅拌均匀后、通过滴加的方式向A液中加入一定浓度的双氧水、并加热到115-120℃后保持温度恒定，应发剂的滴加时间为2.0-2.5h,滴加完成后继续反应2.0h，停止加温至温度至25℃后得得到降粘保坍功能单体；
聚羧酸减水剂母液的合成，包括以下质量分数的原料：底料包括水30份；TPEG 34份；过硫酸铵0.1份；双氧水0.35份；A料包括水5份；丙烯酸1份；降粘保坍功能单体5份；B料包括水8.335份；抗坏血酸0.075份；巯基丙酸0.14份；
聚羧酸减水剂母液的合成步骤同实施列1。
实施例4
一种新型降粘保坍功能单体，包括以下重量份数的原料：不饱和酸70份；多元醇17份；羟基醇2份；聚合醇6份；酯化催化剂0.6份；引发剂4.4份；过渡金属催化剂4.0×10-6份。
不饱和酸酸为顺丁烯二酸酐和丙烯酸分别为55份和15份；多元醇为乙二醇；羟基醇为乙醇；1,2,3-丙三醇单聚物；酯化催化剂为对浓硫酸；引发剂为27.0％的双氧水和2.0％的甲醛次亚硫酸钠混合液；过渡金属催化剂为镍氧化物和钛氧化物的混合物；
新型降粘保坍功能单体，制备方法包括以下步骤：
(1)将重量份数的顺丁烯二酸酐、丙烯酸、乙二醇、乙醇，1,2,3-丙三醇单聚物开始搅拌并升温到50-60℃后加入对浓硫酸，继续升温至105-110℃后保持温度恒定，反应3.0-4.0h并保温2.0h，得到A液；
(2)将重量份数的镍氧化物和钛氧化物的混合物加入到A液搅拌均匀后、通过滴加的方式向A液中加入一定浓度的双氧水和甲醛次亚硫酸钠混合液、并加热到115-120℃后保持温度恒定，应发剂的滴加时间为2.0-2.5h,滴加完成后继续反应2.0h，停止加温至温度至25℃后得得到降粘保坍功能单体；
聚羧酸减水剂母液的合成，包括以下质量分数的原料：底料包括水30份；TPEG 34份；过硫酸铵0.1份；双氧水0.35份；A料包括水5份；丙烯酸0.7份；降粘保坍功能单体5份；B料包括水8.635份；抗坏血酸0.075份；巯基丙酸0.14份；
聚羧酸减水剂母液的合成步骤同实施列1。
表1：机制砂C60混凝土配合比
表2：机制砂C60混凝土拌合物性能检测
对比例1和3为市售普通聚羧酸减水剂，对比例2为复配无机盐和酸性类物质的聚羧酸减水剂，对比例4为复配保水剂的聚羧酸减水剂。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
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