專利名稱：用作聚羧酸系混凝土減水劑的共聚物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作混凝土減水劑的共聚物的制備方法，特別涉及用作聚羧酸系混凝土減水劑的共聚物的制備方法。
背景技術(shù)：
減水劑是一種重要的混凝土外加劑，它可以大大降低混凝土的水灰比，增加流動(dòng)度，改善混凝土的施工性能，提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。早期常用的減水劑主要有萘磺酸甲醛縮合物、三聚氰胺甲醛縮合物、氨基磺酸鹽等幾類，但這幾類減水劑在實(shí)際應(yīng)用中存在著塌落度損失大、減水率相對(duì)較低、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題。聚羧酸系減水劑是新一代高性能減水劑，具有摻量低、減水率高、坍落度損失控制好、分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可塑性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且生產(chǎn)過(guò)程中基本無(wú)“三廢”排放，不會(huì)造成環(huán)境污染。如中國(guó)專利ZL97126334.5， ZL00103594. 0，ZL00127294. 2等均推出了具有各自特色的聚羧酸系減水劑。
聚羧酸系減水劑的性能特點(diǎn)主要得益于它們多帶有豐富的側(cè)鏈，可形成理想的梳形分子結(jié)構(gòu)；另一方面，聚羧酸系減水劑分子鏈上存在較多外露的強(qiáng)負(fù)電極性基團(tuán)，如羧基、酰胺基等，強(qiáng)負(fù)電極性基團(tuán)的靜電排斥作用可促使水泥顆粒較好地保持分散狀。但一般隨著時(shí)間的推移，強(qiáng)負(fù)電極性基團(tuán)容易被水泥顆粒包裹而失去靜電排斥作用，因此現(xiàn)有的聚羧酸系減水劑在分散保持性方面仍不十分理想，如凈漿流動(dòng)度的經(jīng)時(shí)損失往往較為明Mo發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種新的用作聚羧酸系混凝土減水劑的共聚物的制備方法，制得的共聚物用作聚羧酸系混凝土減水劑表現(xiàn)出更為良好的分散保持性，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題。
以下是本發(fā)明具體的技術(shù)方案
一種用作聚羧酸系混凝土減水劑的共聚物的制備方法，該方法包括將單體A、B、C、 D和E經(jīng)共聚反應(yīng)制得共聚物產(chǎn)品。其中A為烯丙基聚乙二醇醚或甲基烯丙基聚乙二醇醚， 其重均分子量為800 4000 ；B為馬來(lái)酸酐；C為丙烯酸或甲基丙烯酸；D為2-丙烯酰胺；E 為N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺。制備過(guò)程依次包括
1)單體A、B和D混合，并配制成混合物的水溶液，溶液濃度以A、B和D總量計(jì)為 60 80wt% ；
2)同時(shí)向過(guò)程1)配制好的混合物水溶液中緩慢并連續(xù)地滴加單體C、E和引發(fā)劑， 以進(jìn)行共聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60 90°C，滴加持續(xù)時(shí)間控制為3. 0 5. 0小時(shí)，滴加結(jié)束后繼續(xù)反應(yīng)1. 0 3. 0小時(shí)，引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鈉或過(guò)硫酸鉀，引發(fā)劑加入量以單體 A為基準(zhǔn)，為0. 5 3. Owt% ；
3)反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)產(chǎn)物中和至pH值為6. 0 8. 0，遂得共聚物產(chǎn)品。
上述過(guò)程中各單體的投料比為
以摩爾份計(jì)，當(dāng)A為1. 0，B為0. 4 2. 0，C為1. 0 3. 0，D為0. 1 1. 0 ；而， (A+B+C+D) E 為 100 (0. 5 1. 8)；
共聚物的重均分子量控制為20000 50000。
上述各單體的配比中當(dāng)A為1.0，B最好為0.4 1.5，C最好為1.4 2.0，D最好為 0. 5 0. 8 ； (A+B+C+D) E 最好為 100 (0. 8 1. 3)。
上述共聚物的重均分子量最好控制為25000 35000。
本發(fā)明通過(guò)對(duì)聚合單體的合理選擇，使制得的共聚物具有非常理想的分子結(jié)構(gòu)， 主鏈由馬來(lái)酸酐、2-丙烯酰胺、丙烯酸、(甲基)烯丙基構(gòu)成，側(cè)鏈由親水性活性基團(tuán)聚乙二醇鏈構(gòu)成。當(dāng)聚合物分子吸附在水泥顆粒上時(shí)，主鏈上的極性基團(tuán)羧酸基提供靜電排斥力而具分散作用，親水性的聚乙二醇支鏈伸展在液相中產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)而保持流動(dòng)性。其關(guān)鍵還在于聚合物分子量中引入了 N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，即單體E。N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺相當(dāng)于一種交聯(lián)劑，能使相鄰的主鏈交聯(lián)，這種交聯(lián)結(jié)構(gòu)會(huì)在水-水泥體系的堿性條件下發(fā)生緩慢水解，逐漸釋放出具有靜電排斥力的基團(tuán)。當(dāng)主鏈上的極性基團(tuán)因水泥顆粒的包裹而失去靜電排斥力時(shí)，新釋放的極性基團(tuán)能適時(shí)發(fā)揮作用，于是分散性能的經(jīng)時(shí)損失便得到了緩解。
引發(fā)劑除列舉的以外還可選擇其它常用引發(fā)劑；過(guò)程幻滴加單體C、E和引發(fā)劑時(shí)，如滴加物量較少，可用水適當(dāng)稀釋后再行滴加，以使滴加時(shí)間更易控制和保證滴加均勻進(jìn)行；調(diào)整單體中醚和酸的投料比以及引發(fā)劑的加入量可實(shí)現(xiàn)對(duì)共聚物分子量的控制，所有這些都是本領(lǐng)域所熟悉的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制得的減水劑在低摻量的情況下仍能賦予混凝土良好的分散保持性，凈漿流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失的控制明顯優(yōu)于一般的聚羧酸系減水劑。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)作進(jìn)一步的描述，由于本發(fā)明的關(guān)鍵在于單體的選擇以及配比的確定，其它如反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物水溶液的配制、引發(fā)劑的選用和加入量等等都與現(xiàn)有技術(shù)基本相同，并為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，因此實(shí)施例和比較例將注重單體選擇以及配比的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列舉。
具體實(shí)施方式
一、共聚物的合成
實(shí)施例1 10
合成反應(yīng)在容積為SOOmL并帶有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗的玻璃反應(yīng)器中進(jìn)行。
1)將所需量的單體A、B和D投入反應(yīng)器，適當(dāng)加熱并啟動(dòng)攪拌，將單體配制成混合物的水溶液。溶液濃度以A、B和D總量計(jì)控制為60 80Wt% ；
2)系統(tǒng)加熱升溫至反應(yīng)溫度，同時(shí)向反應(yīng)器中緩慢并連續(xù)地滴加用水稀釋的單體 C、E和引發(fā)劑過(guò)硫酸銨，開(kāi)始共聚反應(yīng)。反應(yīng)溫度控制為60 90°C，滴加持續(xù)時(shí)間控制為 3. 0 5. 0小時(shí)，滴加結(jié)束后繼續(xù)反應(yīng)1. 0 3. 0小時(shí)。引發(fā)劑加入量以單體A為基準(zhǔn)，為 0. 5 3. Owt % ；
3)反應(yīng)結(jié)束后待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻，再用20wt%的NaOH水溶液將反應(yīng)產(chǎn)物中和至pH 值為6. 0 8. 0，遂得共聚物產(chǎn)品。
比較例1 3
除過(guò)程2)中不加入單體E外，其余同實(shí)施例1 10。
各實(shí)施例和比較例選擇的單體見(jiàn)表1，各單體的投料比和共聚物重均分子量控制見(jiàn)表2、3。
表 1.
權(quán)利要求
1.一種用作聚羧酸系混凝土減水劑的共聚物的制備方法，該方法包括將單體A、B、C、D 和E經(jīng)共聚反應(yīng)制得共聚物產(chǎn)品，其中A為烯丙基聚乙二醇醚或甲基烯丙基聚乙二醇醚，其重均分子量為800 4000 ；B為馬來(lái)酸酐；C為丙烯酸或甲基丙烯酸；D為2-丙烯酰胺；E為 N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺；制備過(guò)程依次包括1)單體A、B和D混合，并配制成混合物的水溶液，溶液濃度以A、B和D總量計(jì)為60 80wt% ；2)同時(shí)向過(guò)程1)配制好的混合物水溶液中緩慢并連續(xù)地滴加單體C、E和引發(fā)劑，以進(jìn)行共聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60 90°C，滴加持續(xù)時(shí)間控制為3. 0 5. 0小時(shí)，滴加結(jié)束后繼續(xù)反應(yīng)1. 0 3. 0小時(shí)，引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鈉或過(guò)硫酸鉀，引發(fā)劑加入量以單體 A為基準(zhǔn)，為0. 5 3. Owt% ；3)反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)產(chǎn)物中和至pH值為6.0 8. 0，遂得共聚物產(chǎn)品；上述過(guò)程中各單體的投料比為以摩爾份計(jì)，當(dāng)A為1. 0，B為0. 4 2. 0，C為1. 0 3. 0，D為0. 1 1. 0 ；而， (A+B+C+D) E 為 100 (0. 5 1. 8)；共聚物的重均分子量控制為20000 50000。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物的制備方法，其特征在于所述的各單體的配比中當(dāng)A 為 1. 0，B 為 0. 4 1. 5，C 為 1. 4 2. 0，D 為 0. 5 0. 8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物的制備方法，其特征在于所述的各單體的配比中 (A+B+C+D) E 為 100 (0. 8 1. 3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物的制備方法，其特征在于所述的共聚物的重均分子量控制為25000 35000。
全文摘要
一種用作聚羧酸系混凝土減水劑的共聚物的制備方法，將單體A、B、C、D和E經(jīng)共聚反應(yīng)制得產(chǎn)品。A為烯丙基聚乙二醇醚或甲基烯丙基聚乙二醇醚；B為馬來(lái)酸酐；C為丙烯酸或甲基丙烯酸；D為2-丙烯酰胺；E為N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺。制備過(guò)程依次包括1)單體A、B和D配制成混合物的水溶液；2)向混合物水溶液中滴加單體C、E和引發(fā)劑進(jìn)行共聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60～90℃，滴加持續(xù)時(shí)間控制為3.0～5.0小時(shí)，隨后繼續(xù)反應(yīng)1.0～3.0小時(shí)；3)中和反應(yīng)產(chǎn)物得產(chǎn)品。以摩爾份計(jì)，當(dāng)A為1.0，B為0.4～2.0，C為1.0～3.0，D為0.1～1.0；(A+B+C+D)∶E為100∶(0.5～1.8)。
文檔編號(hào)C04B24/26GK102516474SQ20111046099
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者徐興建, 朱學(xué)文, 舒建生 申請(qǐng)人:上海多綸化工有限公司