混凝土粘度调节剂及其制备方法与应用.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010013868.0 (22)申请日 2020.01.07 (71)申请人 武汉奥克化学有限公司 地址 430000 湖北省武汉市青山区武汉化 学工业区化工大道128号 (72)发明人 朱建民董振鹏刘兆斌梁立春 左国磊潘阳万涛李德志 (74)专利代理机构 北京超凡宏宇专利代理事务 所(特殊普通合伙) 11463 代理人 王焕 (51)Int.Cl. C08F 220/56(2006.01) C08F 220/06(2006.01) C08F 230/08(2006.01)。

2、 C08F 220/54(2006.01) C08F 222/02(2006.01) C04B 24/42(2006.01) (54)发明名称 混凝土粘度调节剂及其制备方法与应用 (57)摘要 本发明涉及混凝土粘度调节剂及其制备方 法与应用。 所述混凝土粘度调节剂的原料包括单 体和引发剂； 所述单体包括不饱和酸、 不饱和酰 胺和不饱和有机硅单体； 所述不饱和酸、 所述不 饱和酰胺及所述不饱和有机硅单体的质量比为 1:13:12； 所述引发剂的用量占所述单体总 质量的0.81.7。 所述混凝土粘度调节剂通 过引入水化官能团及硅羟基， 赋予了该调节剂与 混凝土中水泥颗粒、 减水剂组分之间的良好亲和。

3、 性， 使其更好地适应混凝土的碱性环境， 有利于 提高混凝土的和易性能。 权利要求书1页 说明书4页 CN 111138589 A 2020.05.12 CN 111138589 A 1.混凝土粘度调节剂， 其特征在于， 所述混凝土粘度调节剂的原料包括单体和引发剂； 所述单体包括不饱和酸、 不饱和酰胺和不饱和有机硅单体； 所述不饱和酸、 所述不饱和酰胺及所述不饱和有机硅单体的质量比为1:13:12； 所述引发剂的用量占所述单体总质量的0.81.7。 2.根据权利要求1所述的混凝土粘度调节剂， 其特征在于， 所述不饱和酸包括丙烯酸、 甲基丙烯酸或衣康酸中的至少一种， 优选为丙烯酸。 3.根据权利。

4、要求1所述的混凝土粘度调节剂， 其特征在于， 所述不饱和酰胺包括丙烯酰 胺或N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少一种， 优选为丙烯酰胺。 4.根据权利要求1所述的混凝土粘度调节剂， 其特征在于， 所述不饱和有机硅单体包括 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。 5.根据权利要求1所述的混凝土粘度调节剂， 其特征在于， 所述引发剂选自氧化还原类 引发剂； 优选地， 所述氧化还原类引发剂的氧化型引发剂选自双氧水、 过硫酸铵或过硫酸钾中 的至少一种， 更优选为双氧水； 所述氧化还原类引发剂的还原型引发剂选自维生素C、 D-异 抗坏血酸钠或次亚磷酸钠中的至少一种， 更优选为次亚磷酸钠； 更优选地， 所述氧化型引发。

5、剂与所述还原型引发剂的质量比为13:1。 6.权利要求1至5任一项所述的混凝土粘度调节剂的制备方法， 其特征在于， 所述方法 包括： 在非氧化气氛下， 使包含单体和引发剂的反应溶液发生聚合反应。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述聚合反应的温度为4060， 反应 时间为7h10h。 8.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述反应溶液的溶剂包括N,N-二甲基甲酰 胺或水中的至少一种， 优选为N,N-二甲基甲酰胺； 优选地， 所述单体在所述反应溶液中的总浓度为20wt.40wt.。 9.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 聚合完毕后， 所述方法还包括反沉、 过滤、 纯。

6、化和干燥； 优选地， 所述反沉包括将聚合所得反应物置于不良溶剂中析出； 优选地， 所述纯化包括抽提去除未反应单体。 10.权利要求1至5任一项所述的混凝土粘度调节剂在混凝土材料方面的应用。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111138589 A 2 混凝土粘度调节剂及其制备方法与应用 技术领域 0001 本发明涉及混凝土领域， 具体而言， 涉及混凝土粘度调节剂及其制备方法与应用。 背景技术 0002 混凝土粘度调节剂是用于调节混凝土粘度、 改善混凝土流变性的一类化学外加 剂。 无论是在普通低标号混凝土还是高强高性能混凝土的配制中， 混凝土粘度调节剂的使 用都能够极大地提高混凝土的施工性能， 。

7、在保证混凝土力学性能的同时， 大大提高了混凝 土的工作性能。 0003 水泥净浆、 砂浆或混凝土由于水泥颗粒、 砂或石子与水密度的差异导致固体组分 下沉， 水上浮到表面的现象被称为泌水。 泌水会造成混凝土的表面强度下降。 水分在上浮的 过程中会留下泌水通。 这些孔隙会降低混凝土的密实性， 使得氯离子、 硫酸盐、 二氧化碳等 更容易进入混凝土内部， 将严重降低混凝土的耐久性能。 此外， 泌水在混凝土下形成的水囊 还会降低骨料与水泥石界面区强度。 而在自密实混凝土中， 泌水还会使自密实混凝土充模 不完全， 造成结构强度下降。 在泵送混凝土中， 泌水会导致混凝土抓底堵管， 从而会降低生 产效率并增加。

8、工人的劳动强度。 0004 目前， 用于降低水泥浆的泌水离析现象的混凝土粘度调节剂类物质多采用无机材 料硅灰、 硅溶胶和石粉， 但更多使用的是聚合物， 如天然聚合物稻壳灰、 温仑胶、 纤维素醚、 纤维素衍生物等。 但上述物质与减水剂之间存在一定的相溶性问题， 同时影响聚羧酸减水 剂的减水、 保坍性能。 0005 有鉴于此， 特提出本发明。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种混凝土粘度调节剂， 其通过引入水化官能团及硅羟 基， 赋予了该调节剂与混凝土中水泥颗粒、 减水剂组分之间的良好亲和性， 使其更好地适应 混凝土的碱性环境， 有利于提高混凝土的和易性能。 0007 本发明还提供了上述。

9、混凝土粘度调节剂的制备方法及其在混凝土材料方面的应 用。 0008 为了实现本发明的上述目的， 特采用以下技术方案： 0009 混凝土粘度调节剂， 其原料包括单体和引发剂； 0010 所述单体包括不饱和酸、 不饱和酰胺和不饱和有机硅单体； 0011 所述不饱和酸、 所述不饱和酰胺及所述不饱和有机硅单体的质量比为1:13:1 2； 0012 所述引发剂的用量占所述单体总质量的0.81.7。 0013 可选地， 所述不饱和酸包括丙烯酸、 甲基丙烯酸或衣康酸中的至少一种。 0014 可选地， 所述不饱和酸为丙烯酸。 0015 可选地， 所述不饱和酰胺包括丙烯酰胺或N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少一种。。

10、 说明书 1/4 页 3 CN 111138589 A 3 0016 可选地， 所述不饱和酰胺为丙烯酰胺。 0017 可选地， 所述不饱和有机硅单体包括甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)。 0018 可选地， 所述引发剂选自氧化还原类引发剂。 0019 可选地， 所述氧化还原类引发剂的氧化型引发剂选自双氧水、 过硫酸铵或过硫酸 钾中的至少一种； 所述氧化还原类引发剂的还原型引发剂选自维生素C、 D-异抗坏血酸钠或 次亚磷酸钠中的至少一种。 0020 可选地， 所述氧化还原类引发剂的氧化型引发剂为双氧水。 0021 可选地， 所述氧化还原类引发剂的还原型引发剂为次亚磷酸钠。 0022 。

11、可选地， 所述氧化型引发剂与所述还原型引发剂的质量比为13:1。 0023 区别于纤维素、 温伦胶等传统的粘度调节剂， 本发明提供的混凝土粘度调节剂为 通过分子结构设计、 聚合而成的一种水溶性高分子聚合物， 可以解决传统粘度调节剂使用 过程中相容性差的问题。 0024 本发明提供的混凝土粘度调节剂以不饱和有机硅单体为原料引入硅羟基， 其主要 目的包括两个： 一方面， 硅羟基能与水泥颗粒表面的硅羟基缩合， 从而牢固的吸附在水泥颗 粒表面； 另一方面， 粘度调节剂分子自身或者分子之间的硅羟基在碱性环境也会发生缩合 交联， 从而显著增加其束缚水的能力， 有利于提高混凝土的和易性能。 0025 本发明。

12、提供的混凝土粘度调节剂引入酰胺基团作为水化官能团， 在水中能通过束 缚水而膨胀， 从而起到降低颗粒间空隙率以及拖阻液体流动的作用， 减小泌水现象。 0026 本发明提供的混凝土粘度调节剂选取不饱和羧酸引入羧基， 其既能通过静电引力 吸附在水泥颗粒表面带正电荷的区域,也可以通过钙离子络合作用吸附在带负电荷的区 域， 使其能很好的吸附在水泥颗粒表面， 从而当溶液从颗粒间隙流过时而不随之流走。 0027 根据本发明的另一方面， 提供了上述任一混凝土粘度调节剂的制备方法。 所述方 法包括： 0028 在非氧化气氛下， 使包含单体和引发剂的反应溶液发生聚合反应。 0029 可选地， 所述聚合反应的温度为。

13、4060， 反应时间为7h10h。 0030 可选地， 所述非氧化气氛选自氮气气氛和/或惰性气体气氛。 0031 可选地， 所述反应溶液的溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺或水中的至少一种。 0032 可选地， 所述反应溶液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。 0033 可选地， 所述单体在所述反应溶液中的总浓度为20wt.40wt.。 0034 可选地， 聚合完毕后， 所述方法还包括反沉、 过滤、 纯化和干燥。 0035 可选地， 所述反沉包括将聚合所得反应物置于不良溶剂中析出。 0036 作为本发明的一种实施方式， 所述反沉包括将聚合所得反应物倒入不良溶剂中浸 泡。 0037 可选地， 所述不良溶剂包。

14、括丙酮。 0038 可选地， 所述纯化包括抽提去除未反应单体。 0039 可选地， 所述干燥为在2040下真空干燥至恒重。 0040 作为本发明的一种实施方式， 所述纯化包括采用抽提溶剂抽提去除未反应单体。 0041 可选地， 所述抽提溶剂包括甲醇。 0042 作为本发明的一种实施方式， 混凝土粘度调节剂的制备方法包括： 说明书 2/4 页 4 CN 111138589 A 4 0043 将不饱和酸与不饱和酰胺溶于溶剂中搅拌升温至设定的反应温度， 并持续通入非 氧化气体一段时间后滴加不饱和有机硅单体， 加入引发剂， 在非氧化气氛下聚合反应； 聚合 完毕后， 将反应粗产品倒入大量的不良溶剂中充分。

15、浸泡， 过滤， 然后以抽提溶剂抽提去除未 反应的单体， 真空干燥至恒重， 干燥环境下保存。 0044 根据本发明的另一方面， 还提供了上述任一混凝土粘度调节剂在混凝土材料方面 的应用。 0045 与现有技术相比， 本发明的有益效果为： 0046 (1)本发明提供的混凝土粘度调节剂可以良好的溶解于聚羧酸类减水剂溶液中， 在不影响聚羧酸类减水剂的减水和保坍性能的情况下， 显著提高混凝土的和易性， 同时降 低聚羧酸减水剂对用水量变化的敏感性。 0047 (2)本发明提供的混凝土粘度调节剂是通过分子结构设计聚合而成的一种水溶性 高分子聚合物， 其通过引入水化官能团及硅羟基， 赋予了该调节剂与混凝土中水。

16、泥颗粒、 减 水剂组分之间的良好亲和性， 解决了传统粘度调节剂使用过程中相容性差的问题， 使其更 好地适应混凝土的碱性环境， 有利于提高混凝土的和易性能。 0048 (3)本发明提供的混凝土粘度调节剂能够解决聚羧酸类高性能减水剂一直以来存 在的对掺量及用水量敏感、 混凝土表观气泡多及泵后损失大等问题。 具体实施方式 0049 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述， 但是本领域技术人员将会 理解， 下列实施例仅用于说明本发明， 而不应视为限制本发明的范围。 实施例中未注明具体 条件者， 按照常规条件或制造商建议的条件进行。 所用试剂或仪器未注明生产厂商者， 均为 可以通过市购获得的常规。

17、产品。 0050 实施例1 0051 分别称取丙烯酸10g、 丙烯酰胺20g溶于150g的水， 搅拌下升温至反应温度40， 加 入氧化性引发剂双氧水0.63g(含量30)； 称取20g的有机硅单体KH570和0.19g维生素C溶 于50g的N,N-二甲基甲酰胺。 0052 向丙烯酸和丙烯酰胺的水溶液中持续通氮气30min后， 滴加有机硅单体KH570和维 生素C的N,N-二甲基甲酰胺溶液， 继续在氮气保护下搅拌反应8h， 得到AA/AM/KH570粗产品。 0053 将粗产品倒入大量的丙酮中浸泡24h， 过滤； 用甲醇抽提除去未反应的单体； 35 下真空干燥以除去甲醇， 置于保干器中备用。 记。

18、为T1#粘度调节剂。 0054 实施例2 0055 分别称取衣康酸10g、 N,N-二甲基丙烯酰胺30g溶于150g的N,N-二甲基甲酰胺， 搅 拌下升温至反应温度60， 加入氧化性引发剂过硫酸铵0.5g； 称取15g的有机硅单体KH570 和0.25g D-异抗坏血酸钠溶于50g的N,N-二甲基甲酰胺。 0056 向丙烯酸和丙烯酰胺的N,N-二甲基甲酰胺溶液中持续通氮气30min后， 滴加有机 硅单体KH570和D-异抗坏血酸钠的N,N-二甲基甲酰胺溶液， 继续在氮气保护下搅拌反应7h， 得到AA/AM/KH570粗产品。 0057 将粗产品倒入大量的丙酮中浸泡24h， 过滤； 用甲醇抽提除。

19、去未反应的单体； 35 下真空干燥以除去甲醇， 置于保干器中备用。 记为T2#粘度调节剂。 说明书 3/4 页 5 CN 111138589 A 5 0058 实施例3 0059 分别称取甲基丙烯酸20g、 丙烯酰胺20g溶于150g的N,N-二甲基甲酰胺， 搅拌下升 温至反应温度50， 加入氧化性引发剂过硫酸钾0.39g(含量30)； 称取20g的有机硅单体 KH570和0.13g次亚磷酸钠溶于50g的N,N-二甲基甲酰胺。 0060 向丙烯酸和丙烯酰胺的N,N-二甲基甲酰胺溶液中持续通氮气30min后， 滴加有机 硅单体KH570和次亚磷酸钠的N,N-二甲基甲酰胺溶液， 继续在氮气保护下搅。

20、拌反应10h， 得 到AA/AM/KH570粗产品。 0061 将粗产品倒入大量的丙酮中浸泡24h， 过滤； 用甲醇抽提除去未反应的单体； 35 下真空干燥以除去甲醇， 置于保干器中备用。 记为T3#粘度调节剂。 0062 实验例1混凝土粘度调节剂的应用效果 0063 本实验例所采用的混凝土的骨料成分如表1中所列。 聚羧酸减水剂的添加量为混 凝土粘度调节剂用量的2， 本发明所制备的粘度调节剂掺量为聚羧酸减水剂的3， 并考 察混凝土粘度调节剂的应用效果， 具体实验数据如表2中所列。 0064 其中， 表2中扩展度、 坍落度、 强度的测试和计算方法参照GB/T50080-2002和GB/ T500。

21、81-2002所记载的方法。 0065 表1混凝土固料成分 0066 成分水泥粉煤灰矿粉砂石头水 用量(kg/m3)22080608201050160 0067 表2粘度调节剂的应用效果实验数据 0068 0069 0070 由表2中结果可以发现， 相比于不使用粘度调节剂或者使用普通的市售粘度调节 剂， 使用本发明提供的粘度调节剂的混凝土的扩展性能、 强度都更加理想， 和易性良好。 0071 最后应说明的是： 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制； 尽 管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 但本领域的普通技术人员应当理解： 其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征 进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的范围。 说明书 4/4 页 6 CN 111138589 A 6 。