一种耐温耐盐高效复合减水剂及其制备方法与流程

本申请涉及混凝土减水剂领域，尤其是涉及一种耐温耐盐高效复合减水剂及其制备方法。

背景技术：

1、混凝土的工作性能直接影响到施工效率、工程质量以及建筑物的长期稳定性与耐久性。减水剂作为一种关键的混凝土外加剂，其在改善混凝土流变性能、增强混凝土密实度、提高混凝土强度及耐久性方面发挥着不可或缺的作用。

2、传统的减水剂如萘系、氨基磺酸盐等虽然在一定程度上能够满足混凝土减水和增强的需求，但随着工程技术标准和环保要求的不断提高，萘系、氨基磺酸盐等逐渐被市场淘汰，而聚羧酸系高性能减水剂因其独特的分子结构设计与优异性能表现逐渐成为市场上的主流产品。这类减水剂以其低掺量、高减水率、出色的保坍性能以及对环境友好等特性，极大地提升了混凝土的综合性能，降低了混凝土的水胶比，有利于实现节能、减排的目标。

3、然而，尽管聚羧酸减水剂在诸多方面展现出显著的优势，但在实际应用过程中，尤其是在高温环境下或者长时间放置后，现有的聚羧酸减水剂多存在一定的局限性，表现为混凝土的坍落度损失较快，即所谓的“坍损”问题较为突出，这不仅限制了混凝土搅拌站的生产效率，还影响了混凝土浇筑后的质量稳定性和工程安全性。

技术实现思路

1、本申请提供了一种耐温耐盐高效复合减水剂及其制备方法，能够缓解减水剂在混凝土拌合过程出现的坍落度损失快的问题。

2、第一方面，本申请提供了一种耐温耐盐高效复合减水剂，其包括如下质量份的原料：聚羧酸减水剂乳液100份、引气剂8～13份；

3、以质量份计，所述聚羧酸减水剂乳液的共聚单体包括：有机硅改性不饱和羧酸酯单体30～50份、不饱和羧酸30～40份、烯丙基聚氧乙烯醚20～30份；

4、所述有机硅改性不饱和羧酸酯单体的反应原料包括含氢硅油与1,4-二丁醇二甲基丙烯酸酯，含氢硅油与1,4-二丁醇二甲基丙烯酸酯进行硅氢加成反应，所述反应原料中硅氢官能团与乙烯基官能团的摩尔比小于1。

5、本申请通过加入有机硅改性不饱和羧酸酯单体，在聚羧酸减水剂中引入了硅氧硅链段，使得该减水剂具有低表面能、高水泥亲和性、高位阻作用，对水泥分散效果突出，可在有效改善混凝土流变性能的同时，延长坍落度保持时间，缓解“坍损”现象。且该链段化学性质稳定，在较宽的温区范围内均能保持良好的分散减水效果。

6、另外，需要说明的是，该复合减水剂中掺入有引气剂组分，能够有效提高混凝土的抗冻融性能，可适用于寒冷地区的混凝土拌合。具体的，引气剂可在凝土中引入大量微小的封闭气泡，一方面可改善混凝土孔隙结构的孔隙率和均匀性，降低水分渗透率；另一方面可对混凝土内水分结冰膨胀产生的体积应力起到缓冲作用，从而提高抗冻融效果。本申请上述聚羧酸减水剂能够通过亲水基团附着于气泡水膜表面，并向外伸展疏水硅氧硅链段形成疏水保护膜，降低其表面能，对气泡起到增强和稳泡效果，抑制微小气泡的破裂以及相互间的聚并现象，有利于增强混凝土的抗冻融效果。

7、需要说明的是，反应原料中硅氢官能团与乙烯基官能团的摩尔比小于1的限定是为了保障反应所得有机硅改性不饱和羧酸酯单体中留有参与共聚反应的不饱和乙烯基基团，促使硅氧硅链段能够接入聚羧酸减水剂乳液中。

8、优选的，所述含氢硅油的硅氢官能团大于等于2。

9、具体的，所述含氢硅油选自端含氢硅油（硅氢官能团含量为2，两端各含一个硅氢官能团）侧含氢硅油、端侧含氢硅油（硅氢官能团含量大于等于3，两端与侧链均含硅氢官能团）中的一种或几种。

10、优选的，所述复合减水剂还包括稳定剂2～5份，所述稳定剂由摩尔比为1:1～1.5的乙烯基硅氧烷化合物与脂肪醇聚氧乙烯醚在质子酸催化和减压条件下反应得到。

11、优选的，所述乙烯基硅氧烷化合物选自乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。

12、优选的，所述反应温度为55～95℃。

13、优选的，所述减压条件的真空度为103～104pa。

14、由于聚羧酸减水剂乳液分子量较大，其在微小气泡间的渗透扩散能力较差，稳泡作用发挥较慢，不利于微小气泡的留存，而通过加入上述具有硅氧硅疏水链和亲水聚醚链的稳定剂，其与本申请制得的聚羧酸减水剂乳液具有良好的相容性，能够加快气泡表面疏水保护膜的形成，并在保证气泡保护膜位阻作用的同时，提高保护膜的致密性及防护能力，有效提高抗冻融性能。

15、优选的，所述聚羧酸减水剂乳液按照如下方法制备得到：

16、将有机硅改性不饱和羧酸酯单体单体、不饱和羧酸、烯丙基聚氧乙烯醚加入乳化剂溶液中，升温至70～80℃，加入1～3wt%的引发剂溶液，搅拌进行聚合反应即得。

17、优选的，在聚合反应后，向溶液中加入10～30%不饱和羧酸质量的氨基多糖季铵盐，搅拌反应1～2h，得到聚羧酸减水剂乳液；所述不饱和羧酸为二羧基不饱和羧酸。

18、传统聚羧酸减水剂的空间构型受外界环境中盐离子影响较大，其阴离子容易与氯离子、硫酸根离子发生竞争吸附等现象，导致吸附速率缓慢。为克服该问题，本申请通过采用二羧基不饱和羧酸单体，先在聚羧酸减水乳液中引入富余的羧基基团，再与加入的氨基多糖季铵盐反应，使聚羧酸减水剂中兼具有阴离子和阳离子，有效提高聚羧酸减水剂的耐盐性能。

19、优选的，所述引气剂采用磺酸盐类引气剂。

20、优选的，所述磺酸盐类引气剂选自烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯磺酸盐中的一种或几种。

21、第二方面，本申请提供一种耐温耐盐高效复合减水剂的制备方法，其采用上述任一所述复合减水剂的原料配比混合得到。

22、综上所述，本申请具有如下有益效果：

23、本申请首先采用硅氢加成反应制得含有硅氧硅链段和乙烯基的有机硅改性丙烯酸酯单体，再使该单体与其他反应单体发生自由基共聚反应，得到具有硅氧硅链段的聚羧酸减水剂。不仅能够缓解当前聚羧酸减水剂的坍损问题，提高吸附分散作用的时效；还能够与引气剂配合，提高混凝土的抗冻融性能。

24、本申请采用与聚羧酸减水剂乳液具有良好相容性的小分子稳定剂，共同实现对微小气泡的稳泡效果，减少微小气泡的破裂和聚并现象，有利于提高抗冻融效果。

25、本申请采用二羧基不饱和羧酸单体参与乳液共聚，并使共聚产物与氨基多糖季铵盐发生酰胺化反应，将阳离子引入产物中，从而赋予聚羧酸减水剂乳液更为优异的耐盐性能。

技术特征：

1.一种耐温耐盐高效复合减水剂，其特征在于，包括如下质量份的原料：聚羧酸减水剂乳液100份、引气剂8～13份；

2.根据权利要求1所述的耐温耐盐高效复合减水剂，其特征在于，所述含氢硅油的硅氢官能团大于等于2。

3.根据权利要求1所述的耐温耐盐高效复合减水剂，其特征在于，所述复合减水剂还包括稳定剂2～5份，所述稳定剂由摩尔比为1:1～1.5的乙烯基硅氧烷化合物与脂肪醇聚氧乙烯醚在质子酸催化和减压条件下反应得到。

4.根据权利要求3所述的耐温耐盐高效复合减水剂，其特征在于，所述乙烯基硅氧烷化合物选自乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。

5.根据权利要求3所述的耐温耐盐高效复合减水剂，其特征在于，所述反应温度为55～95℃。

6.根据权利要求1所述的耐温耐盐高效复合减水剂，其特征在于，所述减压条件的真空度为103～104pa。

7.根据权利要求1所述的耐温耐盐高效复合减水剂，其特征在于，所述聚羧酸减水剂乳液按照如下方法制备得到：

8.根据权利要求7所述的耐温耐盐高效复合减水剂，其特征在于，在聚合反应后，向溶液中加入10～30%不饱和羧酸质量的氨基多糖季铵盐，搅拌反应1～2h，得到聚羧酸减水剂乳液；所述不饱和羧酸为二羧基不饱和羧酸。

9.根据权利要求7所述的耐温耐盐高效复合减水剂，其特征在于，所述引气剂采用磺酸盐类引气剂；优选的，所述磺酸盐类引气剂选自烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯磺酸盐中的一种或几种。

10.一种耐温耐盐高效复合减水剂的制备方法，其特征在于，采用权利要求1～9中任一复合减水剂的原料配比混合得到。

技术总结本申请公开了一种耐温耐盐高效复合减水剂及其制备方法，其包括如下质量份的原料：聚羧酸减水剂乳液100份、引气剂8～13份；以质量份计，所述聚羧酸减水剂乳液的共聚单体包括：有机硅改性不饱和羧酸酯单体30～50份、不饱和羧酸30～40份、烯丙基聚氧乙烯醚20～30份；所述有机硅改性不饱和羧酸酯单体的反应原料包括含氢硅油与1,4‑二丁醇二甲基丙烯酸酯，含氢硅油与1,4‑二丁醇二甲基丙烯酸酯进行硅氢加成反应，所述反应原料中硅氢官能团与乙烯基官能团的摩尔比小于1。本申请的复合减水剂具有优异的保坍性能且持效性较好，可有效缓解当前聚羧酸减水剂的“坍损”问题，且能够用于寒旱地区的混凝土拌合。技术研发人员：高仲,罗志宝,李勇,肖国春,刘鸿奎,刘立东,白晓军,邢聪明,吕国栋,高飞翔,李建军,王霞,高志平,段福林,王永生,牛建平,白治军,张艳,张婧,牛强,李改霞,姜永刚,曹振优,边海霞,梁继锁,姚文斌,王宇,马玥霞,孙科,陈浩宇,王赟,吴平,包航盖,高飞林,杨成旭,邵秋霞,刘晓琴受保护的技术使用者：鄂尔多斯市路泰公路工程有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27