專利名稱：一種低摻量高減水型聚羧酸系減水劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種低摻量高減水型聚羧酸系減水劑及其
“ー步一釜”制備法。
背景技術(shù)：
高性能混凝土因高強(qiáng)、高耐久性、高工作性及體積穩(wěn)定性等特性在全球范圍內(nèi)獲得廣泛的使用，其中減水劑是構(gòu)成高性能混凝土不可缺少的五種組分之一。聚羧酸系減水劑具有摻量低、減水率高、分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自由度大、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為第三代混凝土超塑化劑，成為混凝土外加劑領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。目前，生產(chǎn)聚羧酸系減水劑有兩種方法——一歩法和兩步法。一歩法以烯丙基醇聚氧乙烯醚和酸酐等為主要原料，通過(guò)自由基聚合而成的聚醚型減水劑。如專利CN 102120805通過(guò)在不飽和聚氧乙烯醚和氧化劑的混合溶液中分別滴加還原劑溶液和単體溶液，共聚而成一種保坍型聚羧酸系高性能減水劑。又如CN 102030494采用兩滴方式在聚醚大單體和部分小単體的混合水溶液中分別滴加剰余小単體與鏈轉(zhuǎn)移劑混合水溶液和還原劑的水溶液，或滴加剰余小単體的水溶液和還原劑與鏈轉(zhuǎn)移劑的混合水溶液，聚合而成的聚羧酸高性能減水劑。該方法采用溶液滴加的方式，操作繁瑣，控制嚴(yán)格，且溶液的滴加速率直接影響減水劑的減水性和保坍性等。兩步法中第一歩為甲氧基聚氧乙烯醚與甲基丙烯酸(或丙烯酸)酷化，制備出甲氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(或丙烯酸酷)，第二步再將第一步制備的酯化產(chǎn)物與丙烯基磺酸鈉(或甲基烯丙基磺酸鈉)等小分子聚合而成聚酯型減水劑。如CN 102010487A以聚乙ニ醇甲醚和馬來(lái)酸酐為主要原料，通過(guò)酯化反應(yīng)合成聚乙ニ醇單甲醚馬來(lái)酸酐活性大單體；再以該大単體、甲基丙烯磺酸鈉和衣康酸為原料，通過(guò)自由基共聚制備出適用于戈壁灘環(huán)境的聚羧酸高效減水劑。該方法存在如下弊端酯化反應(yīng)溫度較高、反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、能耗大，酯化反應(yīng)中使用揮發(fā)性有機(jī)溶剤，如甲苯作為帶水劑提高酯化率；使用有機(jī)溶劑作為聚合反應(yīng)的介質(zhì)。這些有機(jī)溶劑的使用將對(duì)環(huán)境造成不利影響，不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。以上有關(guān)聚羧酸系減水劑一系列問(wèn)題的解決不能局限于調(diào)整反應(yīng)物之間的組合和更換原材料，必須突破舊的合成理念，以發(fā)展的、整體的和宏觀的眼光設(shè)計(jì)合理的分子結(jié)構(gòu)，從而簡(jiǎn)化工藝，降低成本，提高性能，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明經(jīng)過(guò)充分考慮以上所述各項(xiàng)專利的優(yōu)勢(shì)及不足，在系統(tǒng)研究自由基聚合原理和優(yōu)化匹配単體活性的基礎(chǔ)上，采用“一歩一釜”法制備出ー種エ藝簡(jiǎn)單、能耗低、副反應(yīng)少、摻量低和減水率高的聚羧酸減水劑。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明，采用如下技術(shù)方案一種低摻量高減水型聚羧酸系減水劑的制備方法，所采用原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為單體A 30% 90%、単體B 5% 50%、単體C 5% 30%，引發(fā)劑D的用量為單體重質(zhì)量的0. 5% 8. 0% ；將單體A、単體B、単體C和蒸
4餾水加入到反應(yīng)釜中，邊攪拌邊升溫至40°C，待単體溶解后往反應(yīng)釜中一次性加入引發(fā)劑 D，攪拌至溶解，然后在60°C 90°C反應(yīng)2-6小時(shí)；待反應(yīng)物冷卻后，用堿液調(diào)節(jié)pH至6 8，即得聚羧酸減水劑；其中，単體A為嵌段型聚氧烯醚單體，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1. 一種低摻量高減水型聚羧酸系減水劑的制備方法，其特征在干， 所采用原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為單體A 30% 90%、單體B 5% 50%、單體C 5%~ 30%，引發(fā)劑D的用量為單體重質(zhì)量的0.5% 8.0% ；將單體A、単體B、単體C和蒸餾水加入到反應(yīng)釜中，邊攪拌邊升溫至40°C，待単體溶解后往反應(yīng)釜中一次性加入引發(fā)劑D，攪拌至溶解，然后在60°C 90°C反應(yīng)2-6小時(shí)；待反應(yīng)物冷卻后，用堿液調(diào)節(jié)pH至6 8，即得聚羧酸減水劑； 其中，単體A為嵌段型聚氧烯醚單體，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下
2.如權(quán)利要求1所述的ー種低摻量高減水型聚羧酸系減水劑的制備方法，其特征在于，單體A的分子量為600-6400。
3.如權(quán)利要求1所述的ー種低摻量高減水型聚羧酸系減水劑的制備方法，其特征在于，單體B為馬來(lái)酸(酐)、衣康酸(酐)、檸康酸、富馬酸、(甲基)丙烯酸、丙烯酸羥乙酷、 乙酸乙烯酯中的ー種或ー種以上混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低摻量高減水型聚羧酸系減水劑，其特征在于，單體C為烯丙基磺酸鈉和甲基烯丙基磺酸鈉中的ー種或ー種以上混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低摻量高減水型聚羧酸系減水劑，其特征在干，引發(fā)劑D為偶氮ニ異丁腈、偶氮ニ異庚腈、過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉、叔丁基過(guò)氧化氫、過(guò)氧化ニ苯甲酰和過(guò)氧化十二酰。
6.一種低摻量高減水型聚羧酸系減水劑，其特征在于，該減水劑的原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為單體A 30% 90%、單體B 5% 50%、單體C 5% 30%，引發(fā)劑D的用量為單體重質(zhì)量的0. 5% 8. 0% ；其中，単體A為嵌段型聚氧烯醚單體，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下
7.如權(quán)利要求6所述的ー種低摻量高減水型聚羧酸系減水劑的制備方法，其特征在于，單體A的分子量為600-6400，所制得的減水劑的重均分子量為10000 120000。
8.如權(quán)利要求6所述的ー種低摻量高減水型聚羧酸系減水劑的制備方法，其特征在于，單體B為馬來(lái)酸(酐)、衣康酸(酐)、檸康酸、富馬酸、(甲基)丙烯酸、丙烯酸羥乙酷、 乙酸乙烯酯中的ー種或ー種以上混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低摻量高減水型聚羧酸系減水劑，其特征在于，單體C為烯丙基磺酸鈉和甲基烯丙基磺酸鈉中的ー種或ー種以上混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低摻量高減水型聚羧酸系減水劑，其特征在干，引發(fā)劑D為偶氮ニ異丁腈、偶氮ニ異庚腈、過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉、叔丁基過(guò)氧化氫、過(guò)氧化ニ 苯甲酰和過(guò)氧化十二酰。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種低摻量高減水型聚羧酸系減水劑及其“一步一釜”制備法，屬于水泥混凝土減水劑領(lǐng)域。該聚羧酸減水劑采用“一步一釜”法，將嵌段型聚氧烯醚單體A、不飽和酸或不飽和酸衍生物單體B、烯基磺酸類單體C和偶氮類或過(guò)氧類引發(fā)劑D一次性投入反應(yīng)釜中，在水溶液中自由基聚合，最后用堿性溶液中和而得。本發(fā)明方法制備的聚羧酸減水劑具有原料易得、配方簡(jiǎn)單、低摻量、高減水、高保坍和強(qiáng)水泥適應(yīng)性等優(yōu)異性能。本制備方法工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，易于控制，反應(yīng)周期短，反應(yīng)條件溫和，對(duì)設(shè)備要求低，且在水溶液中聚合，無(wú)“三廢”排放，屬于清潔生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C04B103/30GK102558455SQ20111044065
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者劉云海, 張志賓, 熊國(guó)宣, 羅明標(biāo), 花榕 申請(qǐng)人:東華理工大學(xué)