一種粉狀聚羧酸高性能減水劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種粉狀聚羧酸高性能減水劑的制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 混凝土已經(jīng)成為人類(lèi)生活的基礎(chǔ)，是目前用量最大的建筑材料。混凝土外加劑是 混凝土中除了水泥、砂、石、水之外的第五組分。它在高性能混凝土的應(yīng)用中扮演著非常重 要的角色。聚羧酸減水劑是一種綜合性能較好的減水劑品種，其具有較高的減水率和良好 的坍落度保持性。現(xiàn)在聚羧酸減水劑多為40%質(zhì)量濃度左右的液體產(chǎn)品，由于其優(yōu)越的性 能，使其越來(lái)越多的用于各種重點(diǎn)工程中。但有時(shí)由于工程施工地點(diǎn)較遠(yuǎn)，導(dǎo)致運(yùn)輸成本不 斷的增加，所以發(fā)展高濃度或固體聚羧酸產(chǎn)品是降低運(yùn)輸成本和推廣聚羧酸減水劑在各地 廣泛使用的重要條件。
[0003] 目前聚羧酸高效減水劑一般是在引發(fā)劑的存在下進(jìn)行水溶液自由基聚合。聚合反 應(yīng)體系濃度加大會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)過(guò)程中體系粘度增加，使得鏈段重排受到阻礙，活性末端甚至 可能被包埋，雙基終止困難。當(dāng)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，粘度繼續(xù)增大時(shí)，會(huì)妨礙反應(yīng)單體的活動(dòng)程 度，造成局部聚合轉(zhuǎn)化率過(guò)高而嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的最終性能。工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中提高合成 時(shí)聚合反應(yīng)的濃度，往往會(huì)造成產(chǎn)品性能的急劇下降，因此聚羧酸生產(chǎn)濃度一般為20%~ 40%，不宜儲(chǔ)存和運(yùn)輸，且不能適用于像干混砂漿等需要固體高效減水劑的情況，限制了其 更廣泛的應(yīng)用。因此研究開(kāi)發(fā)出不含溶劑的固體聚羧酸高性能減水劑，尤其是可以快速溶 解的粉狀聚羧酸高性能減水劑，對(duì)于推進(jìn)聚羧酸減水劑行業(yè)的發(fā)展有著重要的作用。
[0004] 專(zhuān)利CN102372828A報(bào)道了一種固體聚羧酸減水劑的制備方法。該方法采用含有 不飽和基團(tuán)的單體在有機(jī)溶劑中反應(yīng)，在反應(yīng)結(jié)束后加入堿性物質(zhì)中和并經(jīng)過(guò)離心分離處 理制備聚羧酸減水劑，再將所制得的聚羧酸加水及經(jīng)過(guò)干燥處理得到固體聚羧酸減水劑。 該方法可以獲得純固體的聚羧酸減水劑，但是需要用到有機(jī)溶劑如醇、芳香烴、不飽和脂肪 烴、飽和脂肪烴、酯或酮中的一種或幾種，進(jìn)而需要經(jīng)過(guò)離心、干燥等后處理，過(guò)程比較繁 瑣，尤其是會(huì)產(chǎn)生較多的廢液需要處理，增加了成本。
[0005] 專(zhuān)利CN102936349B公開(kāi)了一種固體聚羧酸減水劑的生產(chǎn)方法。該方法使用微波 對(duì)聚羧酸減水劑水溶液進(jìn)行干燥，解決了噴霧干燥產(chǎn)品性能損失的問(wèn)題，但是該方法在微 波處理前需要對(duì)減水劑進(jìn)行真空濃縮，沒(méi)有從根本上解決成本問(wèn)題。
[0006] 專(zhuān)利CN1844021A公開(kāi)了一種聚羧酸減水劑濃縮的方法，但是由于聚羧酸減水劑 是親水的，這種方法濃縮得到的聚羧酸減水劑往往濃度只能達(dá)到50%左右，仍然含有大量 的水。
[0007] 專(zhuān)利CN101824125A報(bào)道了一種粉體聚羧酸高性能減水劑的制備方法。該專(zhuān)利通 過(guò)噴霧干燥的方法得到粉體聚羧酸高性能減水劑，但是傳統(tǒng)的噴粉工藝，無(wú)論是立式還是 離心式的工藝都不理想，其主要原因是在噴粉的過(guò)程中減水劑受到高溫的影響，繼續(xù)聚合 成更大分子量的物質(zhì)，導(dǎo)致失去減水性能，甚至結(jié)塊，并且噴霧干燥工藝的能耗高，增加了 成本。
[0008] 除了以上從聚羧酸減水劑的水或者有機(jī)溶劑的溶液得到固體或粉體聚羧酸減水 劑等眾多專(zhuān)利外，也有專(zhuān)利使用無(wú)溶劑制備聚羧酸減水劑的方法。
[0009] 專(zhuān)利CN102993387B和專(zhuān)利CN103012694B分別公開(kāi)了使用本體聚合方法得到醚類(lèi) 和酯類(lèi)聚羧酸減水劑的方法，二者雖然種類(lèi)不一樣，但是思路是一致的：使用本體聚合法在 一定溫度下得到無(wú)溶劑存在的液態(tài)的聚羧酸減水劑，然后冷卻得到固體聚羧酸減水劑。但 是前述兩個(gè)專(zhuān)利的引發(fā)劑和單體均是一次投入反應(yīng)釜中，在實(shí)際放大生產(chǎn)中存在放熱速率 快，進(jìn)而導(dǎo)致凝膠效應(yīng)出現(xiàn)的幾率大大增加，影響產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性，甚至引發(fā)生產(chǎn)安全問(wèn) 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0011] 為此，本發(fā)明的一方面的目的是提供了一種粉狀聚羧酸高性能減水劑。
[0012] 本發(fā)明的另一方面的目的是提供了一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低廉、生產(chǎn)過(guò)程 可控并且產(chǎn)品性能穩(wěn)定的粉狀聚羧酸高性能減水劑的制備方法。
[0013] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種粉狀聚羧酸高性能減水劑的制備方 法。
[0014] 本發(fā)明的實(shí)施例提供的粉狀聚羧酸高性能減水劑，采用本體聚合方法，通過(guò)聚合 工藝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)引發(fā)劑、反應(yīng)溫度、反應(yīng)單體以及聚合工藝的有效組合，包括選用合適的引 發(fā)劑、反應(yīng)溫度、單體、單體參與反應(yīng)體系的方式、反應(yīng)時(shí)間以及非常重要的兩段反應(yīng)法降 低了聚合反應(yīng)熱量及熱量的積累，避免了凝膠效應(yīng)出現(xiàn)，保證聚合反應(yīng)穩(wěn)定進(jìn)行，并且通過(guò) 切片以及粉碎的方式獲得粉狀聚羧酸高性能減水劑產(chǎn)品。
[0015] 另外，本發(fā)明的實(shí)施例提供的粉狀聚羧酸高性能減水劑還具有如下附加技術(shù)特 征：
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述粉狀聚羧酸高性能減水劑具有較小的粒徑，可以 在30~180秒內(nèi)溶解于水中。
[0017] 本實(shí)施給出的粉狀聚羧酸高性能減水劑制備方法包含的組份及其質(zhì)量比例關(guān)系， 可以更好地發(fā)揮本發(fā)明所述粉狀聚羧酸高性能減水劑的性能，并且使得本發(fā)明所述粉狀聚 羧酸高性能減水劑性能具有更高的穩(wěn)定性，更好地解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，是一優(yōu)選實(shí)施 方式。
[0018] 本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種粉狀聚羧酸高性能減水劑的制備方法，其聚合反應(yīng) 分為兩段進(jìn)行，包括以下幾個(gè)步驟，其中步驟101-103屬于預(yù)聚階段，步驟104屬于繼續(xù)反 應(yīng)階段：
[0019] 步驟101，將不飽和聚氧乙烯醚加入反應(yīng)器中，升溫融化成為液體；
[0020] 步驟102,將含有呈液態(tài)的不飽和聚氧乙烯醚的反應(yīng)器調(diào)節(jié)至一定溫度，并向其中 投入引發(fā)劑；
[0021] 步驟103,在一定時(shí)間內(nèi)勾速滴加小單體和分子量調(diào)節(jié)劑的混合液體；
[0022] 步驟104,所述步驟103中的混合滴加液體滴加完之后，補(bǔ)加步驟101中所述引發(fā) 劑，繼續(xù)反應(yīng)一定時(shí)間；
[0023] 步驟105,步驟104所述保溫結(jié)束后，產(chǎn)品引入切片機(jī)得到一定厚度的聚羧酸減水 劑薄片，繼而加入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，得到粉狀聚羧酸高性能減水劑產(chǎn)品。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的上述方法制備粉狀聚羧酸高性能減水劑，聚合工藝簡(jiǎn)單，并且通過(guò) 聚合工藝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)引發(fā)劑、反應(yīng)溫度、反應(yīng)單體以及聚合工藝的有效組合，可以有效避免 本體聚合生產(chǎn)中可能會(huì)遇到的凝膠效應(yīng)，具有生產(chǎn)過(guò)程可控、產(chǎn)品性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。并且通 過(guò)本發(fā)明制備得到的粉狀聚羧酸高性能減水劑不但具有與普通液體聚羧酸減水劑相近的 水泥凈漿流動(dòng)度及保持能力、混凝土應(yīng)用性能，同時(shí)具有快速溶解的特點(diǎn)，可以廣泛地應(yīng)用 于混凝土及砂漿領(lǐng)域，且不含溶劑，節(jié)約運(yùn)輸成本。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟101中，所述粉狀聚羧酸高性能減水劑聚合 使用的原料--不飽和聚氧乙烯醚的數(shù)均分子量為1000-5000。
[0026] 所述步驟102中，投入引發(fā)劑前將含有呈液態(tài)的不飽和聚氧乙烯醚的反應(yīng)器溫 度調(diào)節(jié)至50-80°C。并且，所述步驟102中，所用引發(fā)劑為過(guò)氧化二苯甲酰、過(guò)氧化二月桂 酰、過(guò)氧化二癸酰、偶氮二異丁腈、過(guò)氧化新戊酸叔丁酯、偶氮二異丁脒鹽酸鹽、2,