一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，步驟如下：將單體原料與光引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、促進(jìn)劑混合后溶于蒸餾水中，配制成質(zhì)量濃度50％～80％的反應(yīng)溶液；將所得反應(yīng)溶液充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笾糜诟邏汗療粝螺椪?0～60min，將輻照結(jié)束后得到的共聚產(chǎn)物的pH調(diào)整為7～8即可；所述單體原料為丙烯酸和異戊烯醇聚氧乙烯醚兩種單體的混合物。本發(fā)明方法反應(yīng)過(guò)程不需要加熱，比傳統(tǒng)的熱聚合方法生產(chǎn)周期更短，而且可以直接制備質(zhì)量濃度為60％以上的高濃度聚羧酸減水劑，是一種高效、節(jié)能的新方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明涉及一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 聚羧酸減水劑是現(xiàn)代混凝土中廣泛應(yīng)用的第三代高性能減水劑。目前，國(guó)內(nèi)外聚 羧酸減水劑母液的濃度普遍都在20?40%左右，其制備工藝多采用熱引發(fā)聚合方式，且生 產(chǎn)周期通常在4h以上。若進(jìn)一步增大聚羧酸減水劑的合成濃度，易導(dǎo)致聚合速率難以控 制，從而影響產(chǎn)品的性能。高濃度聚羧酸減水劑的開(kāi)發(fā)對(duì)提高生產(chǎn)效率，降低運(yùn)輸成本，增 強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力顯得尤其重要。另外，高濃度聚羧酸減水劑的開(kāi)發(fā)，對(duì)提高粉體聚羧酸減水劑 的生產(chǎn)效率，促進(jìn)干粉砂漿、噴射材料以及灌漿材料的發(fā)展也具有十分重要的意義。
[0003] 目前高濃度聚羧酸減水劑主要通過(guò)物理或化學(xué)方法進(jìn)行制備。如采用真空抽吸工 藝，除去低濃度聚羧酸減水劑中的水分，可以獲得濃度在60%左右的產(chǎn)品，但真空抽吸的生 產(chǎn)效率低，能耗大。而化學(xué)方法是直接在高濃度環(huán)境下進(jìn)行聚合。
[0004] 例如，申請(qǐng)日為2010. 12. 31，申請(qǐng)公布號(hào)為CN102101906A的中國(guó)專(zhuān)利提出了一種 酰胺/酰亞胺型高濃度聚羧酸系減水劑的制備方法，該方法在80?IKTC條件下使一元醇 胺與不飽和酸酐發(fā)生酰化反應(yīng)，然后在100?130°C下將聚亞烷基二醇單烷基醚與不飽和 酸反應(yīng)1?3h得到酯化產(chǎn)物，最后再加熱反應(yīng)2?4小時(shí)得到70?85 %濃度的共聚產(chǎn)物。
[0005] 申請(qǐng)日為2012. 03. 29,申請(qǐng)公布號(hào)為CN102627743A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種高濃 度聚羧酸減水劑的制備方法，其制備工藝也包含酯化和聚合兩個(gè)步驟，酯化需要在110? 120°C條件下進(jìn)行，并且丙烯酸單體和引發(fā)劑需要分別滴加，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1. 5?2h，滴加完畢 保溫1?2h，最后還有較長(zhǎng)時(shí)間的冷卻降溫過(guò)程。
[0006] 可以看出上述高濃度聚羧酸減水劑均采用兩步合成法，存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)、引發(fā)溫 度高、工藝繁瑣等缺點(diǎn)。在上述基礎(chǔ)上，申請(qǐng)日為2012. 10. 19、申請(qǐng)公布號(hào)為CN102875746A 的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種高濃度醚類(lèi)聚羧酸系減水劑的直接制備方法，其制備是將含不飽和 雙鍵的改性聚醚和丙烯酸、分子量調(diào)節(jié)劑，通過(guò)自由基引發(fā)在50?70°C條件下聚合。該方 法采用改性聚醚大單體替代酯化大單體進(jìn)行生產(chǎn)，大大簡(jiǎn)化了制備工藝，可以得到較高濃 度的聚羧酸減水劑母液，但仍存在加熱溫度高、聚合時(shí)間長(zhǎng)、能源消耗大的問(wèn)題。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方 法，該方法反應(yīng)過(guò)程不需要加熱，比傳統(tǒng)的熱聚合方法生產(chǎn)周期更短，而且可以直接制備質(zhì) 量濃度為60%以上的高濃度聚羧酸減水劑。
[0008] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0009] -種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，包括以下步驟：
[0010] (1)將單體原料與光引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、促進(jìn)劑混合后溶于蒸餾水中，配制成質(zhì)量 濃度50 %?80 %的反應(yīng)溶液；
[0011] (2)將上述所得的反應(yīng)溶液充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笾糜诟邏汗療粝螺椪?0?60min，將 輻照結(jié)束后得到的共聚產(chǎn)物的pH調(diào)整為7?8即可；
[0012] 所述單體原料為丙烯酸和異戊烯醇聚氧乙烯醚兩種單體的混合物。
[0013] 進(jìn)一步的，所述光引發(fā)劑為α-羥烷基苯酮衍生物。
[0014] 進(jìn)一步的，所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基酮、2-羥基-4-(2-羥乙氧 基）-2-甲基苯丙酮和2-羥基-1，2-二苯基乙酮中的至少一種。
[0015] 進(jìn)一步的，所述鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙醇、巰基丙酸和甲基丙烯磺酸鈉中的至少一種。
[0016] 進(jìn)一步的，所述促進(jìn)劑為單乙醇胺、二乙醇胺和甲基二乙醇胺中的至少一種。
[0017] 進(jìn)一步的，所述高壓汞燈功率為300W?1000W。
[0018] 進(jìn)一步的，所述高壓汞燈的輻照時(shí)間為30min。
[0019] 進(jìn)一步的，所述丙烯酸單體和異戊烯醇聚氧乙烯醚單體的摩爾比為（2. 5?5) : 1 ; 以?xún)煞N單體總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述光引發(fā)劑摻量為〇. 1?〇. 3% ;鏈轉(zhuǎn)移劑摻量為0. 1?1 % ; 促進(jìn)劑摻量為〇. 1?3%。
[0020] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0021] 1.現(xiàn)有常規(guī)方法需要蒸汽或鍋爐加熱，本發(fā)明方法可在室溫條件下進(jìn)行，不需要 額外加熱，節(jié)省能耗；
[0022] 2.現(xiàn)有常規(guī)方法的聚合時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3. 5?4h，而且聚合結(jié)束后還需要長(zhǎng)時(shí)間冷卻降 溫，本發(fā)明方法僅需要10?60min，大大縮短反應(yīng)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
[0023] 3.本發(fā)明方法采用高壓汞燈輻照，不需要燃煤，不產(chǎn)生任何廢渣廢氣，實(shí)現(xiàn)了聚羧 酸減水劑的低碳化生產(chǎn)。
[0024] 總之，本發(fā)明方法不僅不需要額外加熱，而且能夠明顯縮短聚合時(shí)間，在室溫下即 可制備質(zhì)量濃度為60%以上的高濃度聚羧酸減水劑，是一種高效、節(jié)能的新方法。 【【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0025] 下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0026] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的Irgacure2959紫外吸收光譜。
[0027] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備的聚羧酸減水劑的紅外譜圖。
[0028] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1制備的聚羧酸減水劑的GPC譜圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0029] 本發(fā)明涉及一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，包括以下步驟：
[0030] (1)將單體原料與光引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、促進(jìn)劑混合后溶于蒸餾水中，配制成質(zhì)量 濃度50 %?80 %的反應(yīng)溶液；
[0031] (2)將上述所得的反應(yīng)溶液充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笾糜诟邏汗療粝螺椪?0?60min，將 輻照結(jié)束后得到的共聚產(chǎn)物的pH調(diào)整為7?8即可；
[0032] 所述單體原料為丙烯酸和異戊烯醇聚氧乙烯醚兩種單體的混合物。
[0033] 所述光引發(fā)劑為α -羥烷基苯酮衍生物。
[0034] 較優(yōu)的，所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基酮、2-羥基-4-(2-羥乙氧基）-2_甲 基苯丙酮和2-羥基-1，2-二苯基乙酮中的至少一種。
[0035] 所述鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙醇、巰基丙酸和甲基丙烯磺酸鈉中的至少一種。
[0036] 所述促進(jìn)劑為單乙醇胺、二乙醇胺和甲基二乙醇胺中的至少一種。
[0037] 所述高壓汞燈功率為300W?1000W。
[0038] 較優(yōu)的，所述高壓汞燈的輻照時(shí)間為30min。
[0039] 所述丙烯酸單體和異戊烯醇聚氧乙烯醚單體的摩爾比為（2. 5?5) : 1 ;以?xún)煞N單 體總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述光引發(fā)劑摻量為〇. 1?〇. 3%;鏈轉(zhuǎn)移劑摻量為0. 1?1%;促進(jìn)劑摻 量為0. 1?3%。
[0040] 為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的 內(nèi)容不僅僅局限于以下實(shí)施例。
[0041] 一、室溫下制備聚羧酸減水劑
[0042] 實(shí)施例1
[0043] 一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，包括以下步驟：
[0044] (1)將IOOg異戊烯醇聚氧乙烯醚、7. 6g丙烯酸與0· Ilg Irgacure2959(2-輕 基-4-(2-羥乙氧基）-2-甲基苯丙酮）、0. 18g巰基丙酸、0. Ilg甲基二乙醇胺溶于IlOg蒸 餾水中，配制成50 %質(zhì)量濃度的反應(yīng)溶液。
[0045] (2)將上述所得的反應(yīng)溶液充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笾糜?000W高壓泵燈下輻照30min，聚 合反應(yīng)完成后用氫氧化鈉溶液將所得聚合物溶液的PH調(diào)節(jié)為7?8即可。
[0046] 注：異戊烯醇聚氧乙烯醚分子量為2400,商品名為F-1088
[0047] 上述反應(yīng)的原理如下：
[0048] 高壓泵燈輻照產(chǎn)生200?360nm的紫外光，Irgacure2959光引發(fā)劑吸收光能后， 發(fā)生α -裂解，生成兩種具有引發(fā)活性的自由基，從而引發(fā)丙烯酸和異戊烯醇聚氧乙烯醚 不飽和單體發(fā)生自由基聚合反應(yīng)。
[0049] 上述反應(yīng)方程式如下：
[0050]
【權(quán)利要求】
1. 一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 將單體原料與光引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、促進(jìn)劑混合后溶于蒸餾水中，配制成質(zhì)量濃度 50 %?80 %的反應(yīng)溶液； (2) 將上述所得的反應(yīng)溶液充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笾糜诟邏汗療粝螺椪?0?60min，將輻照 結(jié)束后得到的共聚產(chǎn)物的pH調(diào)整為7?8即可； 所述單體原料為丙烯酸和異戊烯醇聚氧乙烯醚兩種單體的混合物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在 于：所述光引發(fā)劑為a-羥烷基苯酮衍生物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在 于：所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基酮、2-羥基-4-(2-羥乙氧基）-2_甲基苯丙酮和 2-羥基-1，2-二苯基乙酮中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在 于：所述鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙醇、巰基丙酸和甲基丙烯磺酸鈉中的至少一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在 于：所述促進(jìn)劑為單乙醇胺、二乙醇胺和甲基二乙醇胺中的至少一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在 于：所述高壓汞燈功率為300W?1000W。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在 于：所述高壓汞燈的輻照時(shí)間為30min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?5任一項(xiàng)所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法， 其特征在于：所述丙烯酸單體和異戊烯醇聚氧乙烯醚單體的摩爾比為（2. 5?5) :1 ;以?xún)煞N 單體總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述光引發(fā)劑摻量為〇. 1?〇. 3%;鏈轉(zhuǎn)移劑摻量為0. 1?1%;促進(jìn)劑 摻量為〇. 1?3%。
【文檔編號(hào)】C04B24/26GK104311754SQ201410562783
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】薛軍鵬, 黃春文, 林順官, 鄭敏升, 何松, 鄒凌凱, 駱亞會(huì), 陳建科, 陳新秀, 丁曉川, 陳晗 申請(qǐng)人:福建建工建材科技開(kāi)發(fā)有限公司