專利名稱：一種以酒石酸作鏈轉(zhuǎn)移劑的聚羧酸系減水劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混凝土減水劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚羧酸系減水劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步，大跨度、高層、超高層建筑層出不窮，相應(yīng)地，對(duì)用量最大的建筑材料一混凝土提出了更高要求，要求混凝土滿足高強(qiáng)、優(yōu)良工作性、高耐久性等各種性能。為此，在混凝土水膠比不斷降低的情況下，仍然要求混凝土的流動(dòng)性滿足泵送施工的要求。這就要求減水劑除具有更高的減水效果外，還能有效控制混凝土的坍落度損失，更好地解決混凝土的引氣、緩凝、泌水等問題，而傳統(tǒng)的高效減水劑，如萘磺酸鹽、三聚氰胺磺酸鹽、氨基磺酸鹽等難以很好地滿足這些更高要求，但聚羧酸系減水劑能滿足。聚羧酸系減水劑具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)(1)與不同水泥之間有相對(duì)更好的相容性；(2)在低摻量時(shí)也能使混凝土具有高流動(dòng)性；(3)在低水灰比時(shí)具有低粘度和良好的坍落度保持性能；(4)聚羧酸系減水劑分子結(jié)構(gòu)自由度相當(dāng)大，合成上可控制的參數(shù)多，高性能化的潛力大，可對(duì)其進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制造出“理想”的聚羧酸系減水劑。因此，聚羧酸系減水劑能夠更好地解決混凝土減水、引氣、緩凝、泌水等問題。近年來，為了獲得更高減水率，合成聚羧酸系減水劑的原材料性能不斷改進(jìn)，合成工藝進(jìn)一步得到優(yōu)化，但與此同時(shí)，一些對(duì)人體有害、污染環(huán)境的有毒原材料也進(jìn)入了聚羧酸減水劑的生產(chǎn)車間，如巰基乙酸、巰基乙醇、巰基丙酸、醋酸乙酯等，違背了聚羧酸系減水劑作為綠色建材的初衷。如，CN 102557511A公開了一種用巰基乙酸作鏈轉(zhuǎn)移劑的聚羧酸減水劑及其制備方法，包括組分重量百分比為烯丙基醚40-60，丙烯酸5-20，過硫酸銨1-3，巰基乙酸1_3，水10-40。其制備方法包括以下工藝步聚(I)在反應(yīng)釜中加入烯丙基醚，在攪拌條件下使烯丙基醚溶于水，用丙烯酸調(diào)節(jié)Ph值至4-6 ； (2)過硫酸銨分成2-4次加入，攪拌使過硫酸銨充分溶解；⑶將剩余的丙烯酸和巰基乙酸用3-5小時(shí)加入到反應(yīng)容器中；⑷反應(yīng)保溫1-2小時(shí)；(5)用氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph值至6-7，加水稀釋，得到混凝土用聚羧酸減水劑。該方法使用巰基乙酸作鏈轉(zhuǎn)移劑，巰基乙酸具有強(qiáng)烈的刺激性氣味，屬高毒類化學(xué)品，嚴(yán)重危害生產(chǎn)工人身體健康。又如，CN 102443116A公開了一種用巰基乙酸或巰基乙醇作鏈轉(zhuǎn)移劑的聚羧酸減水劑的制備方法，先采用甲氧基聚乙二醇600或甲氧基聚乙二醇400和順酐酯化反應(yīng)，制備活性大單體聚乙二醇單甲醚單馬來酸酐酯；然后降溫到50°C以下時(shí)，加巰基乙酸或巰基乙醇，并加熱到60°C ±2°C時(shí)，開始滴加苯乙烯和偶氮二異丁腈或偶氮二異庚腈的混合物，在60°C 65°C條件下保溫反應(yīng)2小時(shí)后，降溫到30°C以下時(shí)加入32%液堿中和，最后加入少量水稀釋，得到濃度為80%的聚羧酸減水劑。該方法采用了苯乙烯代替水做溶劑，苯乙烯既是溶劑又是聚合單體，可以制備出較高濃度的聚羧酸減水劑，但是仍然使用了巰基乙酸或巰基乙醇作鏈轉(zhuǎn)移劑，除巰基乙酸屬高毒類化學(xué)品外，巰基乙醇也有毒、易燃易爆，而且使用的引發(fā)劑一偶氮二異丁腈或偶氮二異庚腈也易燃、有毒，對(duì)環(huán)境、人體危害較大。CN 102504124A公開了一種用甲基丙烯磺酸鈉作鏈轉(zhuǎn)移劑制備聚羧酸減水劑的方法，過程為先向反應(yīng)釜中加入水、甲基丙烯磺酸鈉和改性聚醚，然后用甲基丙烯磺酸鈉和丙烯酸與水混合配制丙烯酸溶液，過硫酸銨與水配制過硫酸銨溶液，當(dāng)物料達(dá)到60 0C ±2°C時(shí)，開始同時(shí)滴加過硫酸銨溶液和丙烯酸溶液，保溫反應(yīng)I 3小時(shí)，降溫到45°C以下時(shí)，加入濃度為32%的液堿中和，得到PH值6 7、含固量為40%的聚羧酸減水齊U。該過程使用甲基丙烯磺酸鈉作鏈轉(zhuǎn)移劑，雖然克服了巰基乙酸、巰基丙酸、巰基乙醇作鏈轉(zhuǎn)移劑的危害，但自身具有活性雙鍵，將參與聚合反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)程推進(jìn)，影響鏈轉(zhuǎn)移劑功能，最終影響產(chǎn)品性能。因此，有必要找到一組制備聚羧酸系減水劑的單體及鏈轉(zhuǎn)移劑，既能保證制備出的減水劑有聞的減水性能，又能避免聞毒、易燃易爆等問題，減少對(duì)環(huán)境的污染和人體的危
害。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明提供了一種以酒石酸作鏈轉(zhuǎn)移劑的聚羧酸系減水劑及其制備方法，保證制備出高性能聚羧酸系減水劑的同時(shí)，又能避免高毒、易燃易爆等問題，減少對(duì)環(huán)境的污染和人體的危害。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種以酒石酸作鏈轉(zhuǎn)移劑的聚羧酸系減水劑，其特征在于由O. 14mol 單體 A、0. 45mol 單體 B、0. 02mol 單體 C、0. 15mol 單體 D 在去離子水介質(zhì)中，在引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的作用下，于60±2°C保溫反應(yīng)4-5h，共聚得到分子量為70000-120000的聚合物，然后降溫，加入液堿中和得到。其中，所述的單體A為聚合度為30-60的甲基烯基聚氧乙烯、烯丙基聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚，優(yōu)選聚合度為30-60的甲基烯基聚氧乙烯；單體B為甲基丙烯酸或丙烯酸，優(yōu)選甲基丙烯酸；單體C為甲基丙烯磺酸鈉；單體D為2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸或丙烯酰胺，優(yōu)選2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸。所述的去離子水用量為單體總重量的I. 5倍。所述的引發(fā)劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀、雙氧水中的一種或幾種混合，雙氧水濃度優(yōu)選為27. 5%。引發(fā)劑用量為單體總重量的的O. 3-3%。所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為酒石酸。鏈轉(zhuǎn)移劑的用量為單體總重量的O. 03-0.4%。上述以酒石酸作鏈轉(zhuǎn)移劑的聚羧酸系減水劑的制備方法，包括以下步驟a、小單體溶液的配制將單體C、單體D及兩倍于單體D的物質(zhì)的量的單體B溶于去離子水中，攪拌均勻，待用；b、鏈轉(zhuǎn)移劑溶液的配制將鏈轉(zhuǎn)移劑溶于去離子水中，攪拌均勻，待用；C、加熱使單體A溶于去離子水中，再加入余量的單體B與引發(fā)劑，攪拌升溫，待溫度升至60±2°C，開始同步勻速滴加小單體溶液與鏈轉(zhuǎn)移劑溶液，3h滴完，然后繼續(xù)保溫反應(yīng)l-2h，滴加過程與保溫反應(yīng)過程溫度均保持在60±2°C，反應(yīng)結(jié)束后降溫至40°C以下，力口入液堿調(diào)節(jié)PH至6-8，出料即得。 所述的液堿即氫氧化鈉溶液，濃度優(yōu)選40%的氫氧化鈉溶液。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供的聚羧酸系減水劑，是在去離子水介質(zhì)中，以甲基丙烯酸或丙烯酸為主鏈，以不飽和改性聚醚大單體為側(cè)鏈，引入酒石酸作鏈轉(zhuǎn)移劑，得到具有目標(biāo)分子結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)、分子量分布的聚羧酸系高性能減水劑。該減水劑減水率高，折固摻量為O. 2%時(shí)，減水率可達(dá)到36%，與混凝土原材料間具有更為廣泛的適應(yīng)性。采用酒石酸作為鏈轉(zhuǎn)移劑，替換具有強(qiáng)烈刺激性氣味的高毒類原材料——巰基乙酸、巰基丙酸或巰基乙醇等，并通過特別選取制備聚羧酸系減水劑的單體及用量，在制備出高性能的聚羧酸系減水劑的同時(shí)，避免了高毒、易燃易爆等問題，消除了這類物質(zhì)對(duì)聚羧酸系減水劑生產(chǎn)者及使用者帶來的健康危害。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不僅限于下述實(shí)施例 的方案；凡在本發(fā)明精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。實(shí)施例1-3備料0.14mol 單體 Α、0· 45mol 單體 Β、0· 02mol 單體 C、0. 15mol 單體 D、引發(fā)劑、鏈
轉(zhuǎn)移劑；制備步驟a、將單體C、單體D及兩倍于單體D的物質(zhì)的量的單體B溶于去離子水中，攪拌均勻，得小單體溶液待用；b、將鏈轉(zhuǎn)移劑溶于去離子水中，攪拌均勻，得鏈轉(zhuǎn)移劑溶液待用；C、將單體A與去離子水投入反應(yīng)容器中加熱溶解，待單體A完全溶解后，加入余量的單體B與引發(fā)劑，繼續(xù)攪拌升溫，待溫度升至60±2°C，開始同步勻速滴加小單體溶液與鏈轉(zhuǎn)移劑溶液，3h滴完，然后繼續(xù)保溫反應(yīng)。在滴加過程與保溫反應(yīng)過程中，體系溫度保持在60±2°C。反應(yīng)結(jié)束后降溫至40°C以下，加入濃度為40%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系PH值至6 8之間，出料即得。上述單體C為甲基丙烯磺酸鈉，三個(gè)步驟中去離子水總用量為單體總重量的1.5
倍。其余單體類別、引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑和保溫反應(yīng)時(shí)間，各實(shí)施例具體如下
項(xiàng)目單體A單體B 單體D引發(fā)劑鏈轉(zhuǎn)移劑
&/.時(shí)同
鎌例I 的烯_酸內(nèi)烯酰胺^ ih__I·聚羊L乙烯醚____過硫酸鈉__的石酸__
體總里量0.8%
,Hl 聚合度為30-60的甲甲基丙2-丙烯酰胺基-的過硫酸鈉、雙氧單體總重量* 基烯基聚氧乙烯烯酸中基內(nèi)磺酸水(濃度27.5%) 0.20%的酒石酸_____丨按1:2的混合物 __
I I I 單體總承量ο 5% I實(shí)施例3聚合度為30-_聚2-.內(nèi)烯酰胺基-益=(濃度2h^ 氧內(nèi)—燏醚烯酸甲基內(nèi)磺酸 0.05%的酒石酸_I_I_I___ 21.5%)_I_I_
上述實(shí)施例1-3均獲得分子量為70000 120000，含固量40%的聚羧酸系減水劑。取實(shí)施例1-3獲得的聚羧酸系減水劑(含固量40%)，與現(xiàn)有產(chǎn)品按《混凝土外加齊U》(GB8076-2008)進(jìn)行性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)有產(chǎn)品來源重慶健杰科技有限公司生產(chǎn)的JJPC-C型聚羧酸系減水劑(含固量40%)，該產(chǎn)品的合成以巰基乙酸作為鏈轉(zhuǎn)移劑，以樣品I表示。混凝土配合比及減水率結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種聚羧酸系減水劑，其特征在干 由0. 14mol單體A、0. 45mol單體B、0. 02mol單體C、0. 15mol單體D在去離子水介質(zhì)中，在引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的作用下，于60±2°C保溫反應(yīng)4-5h，共聚得到分子量為70000-120000的聚合物，然后降溫，加入液堿中和得到； 其中，所述的單體A為聚合度為30-60的甲基烯基聚氧こ烯、烯丙基聚氧こ烯醚或聚氧丙烯醚，単體B為甲基丙烯酸或丙烯酸，単體C為甲基丙烯磺酸鈉，単體D為2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸或丙烯酰胺； 所述的去離子水用量為單體總重量的1. 5倍； 所述的引發(fā)劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀、27. 5%雙氧水中的ー種或幾種混合，引發(fā)劑用量為單體總重量的的0. 3-3% ； 所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為酒石酸，鏈轉(zhuǎn)移劑的用量為單體總重量的0. 03-0. 4%。
2.如權(quán)利要求1所述的聚羧酸系減水劑，其特征在于所述的單體A為聚合度為30-60的甲基稀基聚氧こ稀。
3.如權(quán)利要求1所述的聚羧酸系減水劑，其特征在于所述的單體B為甲基丙烯酸。
4.如權(quán)利要求1所述的聚羧酸系減水劑，其特征在于所述的單體D為2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸。
5.如權(quán)利要求1所述的聚羧酸系減水劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟 a、小單體溶液的配制將單體C、單體D及兩倍于單體D的物質(zhì)的量的單體B溶于去離子水中，攪拌均勻，待用； b、鏈轉(zhuǎn)移劑溶液的配制將鏈轉(zhuǎn)移劑溶于去離子水中，攪拌均勻，待用； c、加熱使單體A溶于去離子水中，再加入余量的単體B與引發(fā)劑，攪拌升溫，待溫度升至60±2°C，開始同步勻速滴加小單體溶液與鏈轉(zhuǎn)移劑溶液，3h滴完，然后繼續(xù)保溫反應(yīng)l_2h，滴加過程與保溫反應(yīng)過程溫度均保持在60±2°C，反應(yīng)結(jié)束后降溫至40°C以下，加入液堿調(diào)節(jié)pH至6-8，出料即得。
6.如權(quán)利要求5所述的減水劑的制備方法，其特征在于步驟c中所述的液堿為40%的氫氧化鈉溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以酒石酸作鏈轉(zhuǎn)移劑的聚羧酸系減水劑及其制備方法。采用的技術(shù)方案是由0.14mol聚合度為30-60的甲基烯基聚氧乙烯、烯丙基聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚、0.45mol甲基丙烯酸或丙烯酸、0.02mol甲基丙烯磺酸鈉、0.15mol 2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸或丙烯酰胺，在去離子水介質(zhì)中，在引發(fā)劑和酒石酸作鏈轉(zhuǎn)移劑的作用下，于60±2℃保溫反應(yīng)4-5h，共聚得到分子量為70000-120000的聚合物，降溫，加入液堿中和即得。本發(fā)明制備出高性能聚羧酸系減水劑的同時(shí)，又能避免高毒、易燃易爆等問題，減少對(duì)環(huán)境的污染和人體的危害。
文檔編號(hào)C08F220/58GK102952243SQ20121043126
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者黃建國(guó), 董淵, 李志坤 申請(qǐng)人:重慶健杰科技有限公司