一种水性砂浆改性剂及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种水性砂浆改性剂及其制备方法与应用，该改性剂的制备原料包括以下质量百分比的成分：10～20%的聚醚型聚羧酸减水剂、0.1～10%的引气组分、1～20%的缓凝组分、0.1～2.0%的保水组分和60~85%的水。所述的聚醚型聚羧酸减水剂由以下方法制备得到：将烯醇聚醚大单体、丙烯酸、马来酸酐溶解于水中，加热升温至60-70℃后滴加过硫酸盐水溶液，然后在60-65℃下保温2-4h，后降温至45℃，调节体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。本发明的改性剂能在水泥颗粒表面形成保护膜，同时产生均匀、微小气泡，减少体系里颗粒间的摩擦力，从而有效地增加砂浆体系和易性及塑性；此外，本发明的砂浆改性剂为水性的多功能建筑砂浆改性剂，使用方便，其掺入可显著改善砂浆和易性、粘稠性，并有效保持上述性能8-16小时。

权利要求

1.一种水性砂浆改性剂，其特征在于：其制备原料包括以下质量百分比的成分：聚醚型聚羧酸减水剂：10-20%

引气组分： 　 0.1-10%

缓凝组分： 　 1-20%

保水组分： 0.1-2.0%

水： 60-85%；

所述的聚醚型聚羧酸减水剂由以下方法制备得到：

将烯醇聚醚大单体、丙烯酸、马来酸酐溶解于水中，加热升温至60-70℃后滴加过硫酸盐水溶液，然后在60-65℃下保温2-4h，后降温至45℃，调节体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂；

所 述 的 烯 醇 聚 醚 大 单 体、丙 烯 酸 与 马 来 酸 酐 的 质 量 比 为100:(

3.4-48.0):(0.2-16.0)；

所述的烯醇聚醚大单体为丙烯醇聚氧乙烯醚、异丁烯醇聚氧乙烯醚或异戊烯醇聚氧乙烯醚中的一种，分子量为600~5000。

2.根据权利要求1所述的水性砂浆改性剂，其特征在于：所述的水性砂浆改性剂，其制备原料包括以下质量百分比的成分：聚醚型聚羧酸减水剂：11-15%

引气组分： 　 1.2-3.4%

缓凝组分： 　 2.3-4.5%

保水组分： 1.0-1.5%

水： 80%。

3.根据权利要求1所述的水性砂浆改性剂，其特征在于：所述的烯醇聚醚大单体、丙烯酸与马来酸酐的质量比为100:(4.8-42.4):(1.0-9.6)。

4.根据权利要求1所述的水性砂浆改性剂，其特征在于：所述过硫酸盐水溶液的用量为聚醚大单体质量的20-40%；所述过硫酸盐水溶液的质量浓度为4.0-7.0%。

5.根据权利要求1所述的水性砂浆改性剂，其特征在于：所述的引气组分为烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基苯酚聚氧乙烯醚、α-烯丙基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠中的一种以上。

6.根据权利要求1所述的水性砂浆改性剂，其特征在于：所述的缓凝组分为多羟基化合物、羟基羧酸盐、木质素磺酸盐、氯化锌、硼酸盐或磷酸盐中的一种以上。

7.根据权利要求1所述的水性砂浆改性剂，其特征在于：所述的保水组分为聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、羟丙基淀粉、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素中的一种以上。

8.权利要求1-7任一项所述的水性砂浆改性剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将各原料混合，搅拌均匀，即制得水性砂浆改性剂。

9.权利要求1-7任一项所述的水性砂浆改性剂在砂浆中的应用。

10.根据权利要求9所述的水性砂浆改性剂在砂浆中的应用，其特征在于：使用时，将权利要求1-7任一项所述的水性砂浆改性剂添加到湿拌砂浆中，搅拌均匀即可，水性砂浆改性剂的用量为砂浆中胶凝材料质量的2~4%。

说明书

一种水性砂浆改性剂及其制备方法与应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种水性砂浆改性剂及其制备方法与应用，该水性砂浆改性剂是能够用于改善砂浆施工性能（指和易性与粘稠性），尤其是有效地保持、延长砂浆施工性能的一种水性改性剂。

背景技术

[0002] 水泥、沙子和水的混合物叫水泥砂浆。在建筑工程中，砂浆常用作墙体砌筑以及室内外抹灰。因此，砂浆需要有较好的施工性能（指和易性与粘稠性），人们常掺入胶粉、改性纤维素等改善其性能。传统砂浆的和易性及粘稠性损失较快，一般需在现场搅拌并在3-4小时内用完。

[0003] 一直以来，国内在工地现场常用一种叫“砂浆王”的添加剂。砂浆王是一种俗称，有人也叫它岩石精、水泥塑化剂等。它是一种作用于胶结料（水泥）中，用以改善水泥砂浆性能的物质。主要作用是改善砂浆的和易性、保水性，提高砌抹效率，减少落地灰、节约水泥和石灰膏。然而砂浆王仅可用于改善砂浆和易性，对于施工性能较长时间保持却无能为力，且由于为固体使用较为不便。

[0004] 随着国家禁止在现场搅拌砂浆相关政策的出台，湿拌砂浆产品必须具有较长的施工性能保持时间——传统的“砂浆王”及其同类产品已无法实现此功能。因此，砂浆专业生产厂家需要一种可用于同时改善并保持砂浆和易性、粘稠性等的改性剂。此外，为使用方便与计量准确，同传统混凝土减水剂类似，此类砂浆改性剂需要为稳定的水剂。

发明内容

[0005] 针对现有的砂浆改性剂无法较长时间地保持砂浆的施工性能，同时现有的固体砂浆改性剂存在使用不方便和计量欠准确等缺陷，本发明的首要目的在于提供一种水性砂浆改性剂，该砂浆改性剂为稳定的水剂，可显著改善砂浆和易性、粘稠性，并有效保持上述性能8-16小时。

[0006] 本发明的另一目的在于提供上述的水性砂浆改性剂的制备方法。

[0007] 本发明的再一目的在于提供上述的水性砂浆改性剂的用途。

[0008] 本发明的目的通过下述技术方案实现：

[0009] 一种水性砂浆改性剂，其制备原料包括以下质量百分比的成分：

[0010]

[0011] 优选地，上述的水性砂浆改性剂，其制备原料包括以下质量百分比的成分：

[0012]

[0013] 所述的聚醚型聚羧酸减水剂由以下方法制备得到：

[0014] 将烯醇聚醚大单体、丙烯酸、马来酸酐溶解于水中，加热升温至60-70℃后滴加过硫酸盐水溶液，然后在60-65℃下保温2-4h，后降温至45℃，调节体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂；

[0015] 所 述 的 烯 醇 聚 醚 大 单 体、丙 烯 酸 与 马 来 酸 酐 的 质 量 比 为100:(3.4-48.0):(0.2-16.0)，优选100:(4.8-42.4):(1.0-9.6)；

[0016] 所述水的用量为烯醇聚醚大单体质量的90~150%，优选100~120%；

[0017] 所述过硫酸盐水溶液的用量为聚醚大单体质量的20-40%；

[0018] 所述过硫酸盐水溶液的质量浓度为4.0-7.0%，优选5.0-6.0%；

[0019] 所述的滴加过硫酸盐水溶液是在100-150min内滴完；

[0020] 所述的烯醇聚醚大单体为丙烯醇聚氧乙烯醚、异丁烯醇聚氧乙烯醚或异戊烯醇聚氧乙烯醚中的一种，分子量为600~5000；

[0021] 所述调节体系pH值是用碱调节，优选用NaOH调节。

[0022] 所述的引气组分为烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、松香衍生物、烷基苯酚聚氧乙烯醚、α-烯丙基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠中的一种以上。

[0023] 所述的缓凝组分为多羟基化合物、羟基羧酸盐及羟基羧酸盐的衍生物、木质素磺酸盐、氯化锌、硼酸盐或磷酸盐中的一种以上。

[0024] 所述的保水组分为聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、羟丙基淀粉、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素中的一种以上。

[0025] 上述的水性砂浆改性剂的制备方法，是将各原料混合，搅拌均匀，即制得水性砂浆改性剂。

[0026] 上述的水性砂浆改性剂可以用于配制砂浆。使用时将上述的水性砂浆改性剂添加到湿拌砂浆中搅拌均匀即可，其用量为砂浆中胶凝材料质量的2~4%（胶凝材料指水泥和粉煤灰）。

[0027] 为了克服现有技术存在的缺陷，本发明从固-液界面作用和气-液界面作用机理出发，通过添加聚醚型聚羧酸减水剂及引气组分，在水泥颗粒表面形成保护膜，同时产生均匀、微小气泡，减少体系里颗粒间的摩擦力，从而有效增加砂浆体系和易性及塑性。另外，选用缓凝组分和保水组分，通过体系各组分协效增强作用，有效调控砂浆粘稠性、和易性及其相关性能保持时间。

[0028] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

[0029] （1）本发明从固-液界面作用和气-液界面作用机理出发，通过添加聚醚型聚羧酸减水剂及引气组分，在水泥颗粒表面形成保护膜，同时产生均匀、微小气泡，减少体系里颗粒间的摩擦力，从而有效地增加砂浆体系和易性及塑性。

[0030] （2）本发明的砂浆改性剂为一种水性的多功能建筑砂浆改性剂，使用方便，其掺入可显著改善砂浆和易性、粘稠性，并有效保持上述性能8-16小时。

具体实施方式

[0031] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0032] 实施例1

[0033] 一种水性砂浆改性剂，由以下步骤制备得到：

[0034] （1）聚醚型聚羧酸减水剂的制备：将100克丙烯醇聚氧乙烯醚（分子量2400）、9.5克丙烯酸、2.0克马来酸酐溶解于105克水中，升温到65℃后均匀滴加25克过硫酸铵水溶液（质量浓度4.5%），120min内滴完，滴加完毕后在65℃下保温3小时，后降温至45℃，加入适量NaOH中和、调整体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。

[0035] （2）将13%的聚醚型聚羧酸减水剂、1%的十二烷基硫酸钠、0.5%的α-烯丙基磺酸钠、1.5%的葡萄糖酸钠、3.0%的三聚磷酸钠、0.5%的聚乙二醇、0.5%的羟丙基纤维素与80%的水混合，搅拌均匀，制得水性砂浆改性剂；所述的百分比为各原料占水性砂浆改性剂原料总质量的百分比。

[0036] 实施例2

[0037] 一种水性砂浆改性剂，由以下步骤制备得到：

[0038] （1）聚醚型聚羧酸减水剂的制备：将100克异丁烯醇聚氧乙烯醚（分子量1200）、18克丙烯酸、5克马来酸酐溶解于105克水中，升温到70℃后均匀滴加30克过硫酸铵水溶液（质量浓度6.0%），150min内滴完，滴加完毕后在60℃下保温4小时，后降温至45℃，加入适量NaOH中和、调整体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。

[0039] （2）将11%的聚醚型聚羧酸减水剂、3.0%的松香酸钠、0.4%的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、1.5%的葡萄糖酸钠、3.0%的木质素磺酸钠、0.5%的聚乙烯吡咯烷酮、0.6%的羟丙基淀粉与80%的水混合，搅拌均匀，制得水性砂浆改性剂；所述的百分比为各原料占水性砂浆改性剂原料总质量的百分比。

[0040] 实施例3

[0041] 一种水性砂浆改性剂，由以下步骤制备得到：

[0042] （1）聚醚型聚羧酸减水剂的制备：将100克异丁烯醇聚氧乙烯醚（分子量3600）、7.5克丙烯酸、1.2克马来酸酐溶解于105克水中，升温到62℃后均匀滴加32克过硫酸钾水溶液（质量浓度5.0%），150min内滴完，滴加完毕后在60℃下保温2小时，后降温至45℃，加入适量NaOH中和、调整体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。

[0043] （2）将11.0%的聚醚型聚羧酸减水剂、1.0%的松香酸钠、2.4%的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、1.8%的葡萄糖酸钠、2.5%的木质素磺酸钠、0.5%的聚乙烯吡咯烷酮、0.8%的羟丙基淀粉与80%的水混合，搅拌均匀，制得水性砂浆改性剂；所述的百分比为各原料占水性砂浆改性剂原料总质量的百分比。

[0044] 实施例4

[0045] 一种水性砂浆改性剂，由以下步骤制备得到：

[0046] （1）聚醚型聚羧酸减水剂的制备：将100克异戊烯醇聚氧乙烯醚（分子量2400）、10.0克丙烯酸、1.6克马来酸酐溶解于105克水中，升温到62℃后均匀滴加20克过硫酸铵水溶液（质量浓度6.5%），150min后滴完，滴加完毕后在60℃下保温2小时，后降温至45℃，加入适量NaOH中和、调整体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。

[0047] （2）将14.0%的聚醚型聚羧酸减水剂、1.0%的松香酸钠、1.4%的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、1.6%的三聚磷酸钠、1.0%的木质素磺酸钠、1.0%的聚丙烯酸钠与80%的水混合，搅拌均匀，制得水性砂浆改性剂；所述的百分比为各原料占水性砂浆改性剂原料总质量的百分比。

[0048] 实施例5

[0049] 一种水性砂浆改性剂，由以下步骤制备得到：

[0050] （1）聚醚型聚羧酸减水剂的制备：将100克甲基丙烯酸聚醚大单体（分子量2400）、8.0克丙烯酸、3.0克马来酸酐溶解于105克水中，升温到68℃后均匀滴加40克过硫酸铵水溶液（质量浓度4.0%），140min内滴完，滴加完毕后在60℃下保温2.5小时，后降温至45℃，加入适量NaOH中和、调整体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。

[0051] （2）将15.0%的聚醚型聚羧酸减水剂、1.2%的十二烷基磺酸钠、1.3%的六偏磷酸钠、1.0%的白糖、1.5%的羟乙基纤维素与80%的水混合，搅拌均匀，制得水性砂浆改性剂；所述的百分比为各原料占水性砂浆改性剂原料总质量的百分比。

[0052] 实施例6

[0053] 一种水性砂浆改性剂，由以下步骤制备得到：

[0054] （1）聚醚型聚羧酸减水剂的制备：将100克甲基丙烯酸聚醚大单体（分子量2400）、7.6克丙烯酸、3.5克马来酸酐溶解于105克水中，升温到65℃后均匀滴加28克过硫酸铵水溶液（质量浓度5.2%），140min内滴完，滴加完毕后在65℃下保温2.5小时，后降温至45℃，加入适量NaOH中和、调整体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。

[0055] （2）将12.0%的聚醚型聚羧酸减水剂、2.2%的十二烷基磺酸钠、2.0%的硼酸钠、2.4%的葡萄糖酸钠、0.8%的羟乙基纤维素、0.6%的羟丙基淀粉与80%的水混合，搅拌均匀，制得水性砂浆改性剂；所述的百分比为各原料占水性砂浆改性剂原料总质量的百分比。

[0056] 性能测试

[0057] 将本发明实施例1-6所得到的水性砂浆改性剂、现有技术的萘系减水剂（莱芜天赢新型建材有限公司生产，型号：FDN-Ⅱ）与砂浆混合。砂浆的配方为：水泥、粉煤灰、砂与水的质量比为260:110:1200:210。改性剂（实施例1-6所得到的水性砂浆改性剂、现有技术的萘系减水剂）的掺量为胶凝材料（水泥、粉煤灰）质量的2%。水泥采用PO42.5R水泥，粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，砂的细度模数为2.3。所得到的砂浆的性能如下表所示。

[0058]