一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法
2023-07-07 03:47:06 3
一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法，其步驟包括將不飽和羧酸、不飽和磺酸鹽、不飽和膦酸、鏈轉移劑和水配置成混合溶液A；將還原劑a和水配置成混合溶液B；將不飽和聚氧乙烯醚、緩衝劑和水加入到反應釜中；調節反應溫度為10-40℃，一次性加入氧化劑，攪拌使其溶解；分別同時滴加混合溶液A及混合溶液B；滴加結束後，一次性加入0-0.5份還原劑b，繼續反應1-2小時；最後加入10-20份質量濃度為30％的氫氧化鈉溶液進行中和，即得到所述的聚羧酸減水劑。本發明方法簡單，製得的減水劑低摻量即可具有高的分散性能。引入低溫高效還原劑，實現聚羧酸的低溫聚合，提高了產品的轉化率。
【專利說明】一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於建築材料的【技術領域】，尤其涉及一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法。
【背景技術】
[0002]隨著混凝土向高性能化和多功能化的方向發展，要求混凝土具有高工作性、高強度、高耐久性，並能滿足在許多特殊情況下的應用。具有超分散性能的聚羧酸減水劑己成為高性能混凝土中不可缺少的組分。
[0003]聚羧酸減水劑在製備過程中，可以按照分子設計原則通過自由基共聚合反應將可聚合結構單元合成預定結構與性能的減水劑，通常由含羧酸基、磺酸基、酯基和聚氧化乙烯基等一些具有不飽和基團的單體通過自由基共聚反應合成。在聚合物的分子結合過程中，不同單體以隨機或有規律地聚合在一起，使分子具有梳型結構，其特殊的結構決定了它優越性能。
[0004]由於混凝土外加劑的應用涉及到外加劑自身及水泥、砂石料的問題，雖然目前聚羧酸減水劑優異的減水性能已被業界廣泛認可，但其中關於外加劑與水泥等膠凝材料的適應性仍已成為目前砼施工過程中一個重要的難題，其主要表現為適應性差等問題，提高聚羧酸減水劑，特別是醚類聚羧酸減水劑的適應性問題已迫在眉睫；並且，隨著國家對節能環保產業的重視，減少對能源的消耗已成為全社會的共識，因此開發低溫聚合工藝對於混凝土外加劑的節能減排十分有益處。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題在於提供一種高適應性醚類聚羧酸減水劑及其低溫製備方法，其可以克服現有技術和生產中存在的問題和不足，採用無熱源工藝，可以合成出具有低摻量、高減水率、低坍落度損失的高性能減水劑。
[0006]為解決上述技術問題，本發明的技術解決方案是:
[0007]—種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法，包括以下步驟:
[0008]I)以質量份計，將5-20份不飽和羧酸、0-5份不飽和磺酸鹽(優選2_5份)、0.5-3份不飽和膦酸、0-2份鏈轉移劑(優選0.6-2份)和30份水配置成混合溶液A ；
[0009]2)將0.1-1.0份還原劑a和30份水配置成混合溶液B。
[0010]3)將100份不飽和聚氧乙烯醚、1-3份緩衝劑和50份水加入到反應釜中；
[0011]4)調節反應溫度為10_40°C，一次性加入0.1-3份氧化劑，攪拌使其溶解。分別同時滴加混合溶液A及混合溶液B，滴加時間為2-4h ；
[0012]5)滴加結束後，一次性加入0-0.5份還原劑b (優選0.3-0.5份)，繼續反應1_2小時；最後加入10-20份質量濃度為30%的氫氧化鈉溶液進行中和，即得到所述的聚羧酸減水劑。
[0013]所述的不飽和羧酸為丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥甲酯、丙烯酸羥乙酯、衣康酸中的一種或兩種。
[0014]所述的不飽和磺酸鹽為乙烯基磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉中的一種。
[0015]所述的不飽和膦酸為異丙烯膦酸、2-丙烯醯胺-2-甲基丙基膦酸、烯丙基膦酸二甲酯、烯丙基膦酸二乙酯中的一種。
[0016]所述的鏈轉移劑為2-巰基乙酸、3-巰基丙酸中的一種。
[0017]所述的還原劑a為2-羥基-2-亞磺酸基乙酸、2_羥基_2_亞磺酸基乙酸二鈉鹽、
2-羥基-2-磺酸基乙酸、2-羥基-2-磺酸基乙酸二鈉鹽中的一種或兩種。
[0018]所述的不飽和聚氧乙烯醚為烯丙基聚氧乙烯基醚、甲基烯丙基聚氧乙烯基醚、異戊烯基聚氧乙烯基醚、4-羥丁基乙烯基醚聚氧乙烯基醚中的一種。
[0019]所述的緩衝劑為磷酸氫二鈉、碳酸氫鈉中的一種。
[0020]所述的氧化劑為過氧化氫、過氧化鈉、過氧化鋰、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨、過二硫酸鈉、過氧硼酸鉀、過乙酸中的一種。
[0021]所述的還原劑 b為吊白塊、抗壞血酸、亞硫酸鈉的一種。
[0022]採用上述方案後，本發明具有如下有效效果:
[0023]1、本發明所述製備方法採用低活化能的氧化還原體系引發體系，提高了反應活性，降低副反應的發生，使得產品的轉化率高，可以達到99%左右。
[0024]2、本發明所述製備方法在常溫下即可聚合，易於工業化生產，工藝簡單，生產中不需要加熱，是一種綠色環保的工藝。
[0025]3.本發明所述製備方法採用通過引入羧酸根、磺酸根、膦酸根基團，提高了產品的分散性以及分散性保持能力，以及對膠凝材料的適應性。
【具體實施方式】
[0026]下面結合具體實施例對本發明作進一步詳述。以下份數均指質量份數。
[0027]實施例1
[0028]以質量份計，將5份丙烯酸、5份烯丙基磺酸鈉、3份異丙烯膦酸和30份水配置成混合溶液A ;將0.9份2-羥基-2-亞磺酸基乙酸、0.1份2-羥基-2-磺酸基乙酸二鈉鹽和30份水配置成混合溶液B。將100份烯丙基聚氧乙烯基醚、2份磷酸氫二鈉和50份水加入到反應釜中；調節反應溫度為40°C，一次性加入1份過氧化氫，攪拌使其溶解。分別同時滴加混合溶液A及混合溶液B，滴加時間為2h ;滴加結束後，繼續反應I小時；最後加入10份質量濃度為30%的氫氧化鈉溶液進行中和，即得到所述的聚羧酸減水劑，單體轉化率98.9%。
[0029]實施例2
[0030]以質量份計，將7份丙烯酸、2份丙烯酸甲酯、2份乙烯基磺酸鈉、0.5份2_丙烯醯胺-2-甲基丙基膦酸、0.6份2-巰基乙酸和30份水配置成混合溶液A ;將0.4份2-羥基-2-亞磺酸基乙酸二鈉鹽和30份水配置成混合溶液B。將100份甲基烯丙基聚氧乙烯基醚、1份碳酸氫鈉和50份水加入到反應釜中；調節反應溫度為15°C，一次性加入0.4份過硫酸鈉，攪拌使其溶解。分別同時滴加混合溶液A及混合溶液B，滴加時間為4h ;滴加結束後，可一次性加入0.5份吊白塊，繼續反應2小時；最後加入12份質量濃度為30%的氫氧化鈉溶液進行中和，即得到所述的聚羧酸減水劑，單體轉化率99.5%。
[0031]實施例3
[0032]以質量份計，將10份丙烯酸、2份丙烯酸羥甲酯、1份甲基丙烯磺酸鈉、1份烯丙基膦酸二甲酯、2份2-巰基乙酸和30份水配置成混合溶液A ;將0.1份2-羥基-2-亞磺酸基乙酸二鈉鹽、0.1份2-羥基-2-磺酸基乙酸二鈉鹽和30份水配置成混合溶液B。將100份4-羥丁基乙烯基醚聚氧乙烯基醚、3份磷酸氫二鈉和50份水加入到反應釜中；調節反應溫度為10°C，一次性加入3份過乙酸，攪拌使其溶解。分別同時滴加混合溶液A及混合溶液B，滴加時間為3h ;滴加結束後，可一次性加入0.3份抗壞血酸，繼續反應I小時；最後加入15份質量濃度為30%的氫氧化鈉溶液進行中和，即得到所述的聚羧酸減水劑，單體轉化率98.7%。
[0033]實施例4
[0034]以質量份計，將2份丙烯酸、18份丙烯酸羥乙酯、2份烯丙基膦酸二乙酯、1.2份
3-巰基丙酸和30份水配置成混合溶液A ;將0.1份2-羥基-2-亞磺酸基乙酸二鈉鹽和30份水配置成混合溶液B。將100份異戊烯基聚氧乙烯基醚、3份碳酸氫鈉和50份水加入到反應釜中；調節反應溫度為25°C，一次性加入0.1份過硫酸銨，攪拌使其溶解。分別同時滴加混合溶液A及混合溶液B，滴加時間為3h ;滴加結束後，可一次性加入0.4份亞硫酸鈉，繼續反應I小時；最後加入20份質量濃度為30%的氫氧化鈉溶液進行中和，即得到所述的聚羧酸減水劑，單體轉化率99.2%。
[0035]將實施例1-4合成得到的樣品和比較例(市售醚類聚羧酸減水劑)，採用標準水泥、華潤水泥P0.42.5、鍊石水泥P0.42.5、閩福水泥P0.42.5，摻量按水泥質量0.2%，根據GB 8076-2008《混凝土外加劑》，測其混凝土減水率。混凝土配合比為:水泥360kg/m3、砂803kg/m3、石頭982kg/m3,坍落度控制在210± 1mm,所得結果如下表所示。
[0036]
【權利要求】
1.一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)以質量份計，將5-20份不飽和羧酸、0-5份不飽和磺酸鹽、0.5-3份不飽和膦酸、0_2份鏈轉移劑和30份水配置成混合溶液A ； 2)將0.1-1.0份還原劑a和30份水配置成混合溶液B ； 3)將100份不飽和聚氧乙烯醚、1-3份緩衝劑和50份水加入到反應釜中；調節反應溫度為10-40°C，一次性加入0.1-3份氧化劑，攪拌使其溶解； 4)分別同時滴加混合溶液A及混合溶液B，滴加時間為2-4h； 5)滴加結束後，一次性加入0-0.5份還原劑b，繼續反應1-2小時；最後加入10-20份質量濃度為30%的氫氧化鈉溶液進行中和，即得到所述的聚羧酸減水劑。
2.根據權利要求1所述的一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法，其特徵在於:所述的不飽和羧酸為丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥甲酯、丙烯酸羥乙酯或衣康酸中的一種或兩種。
3.根據權利要求1所述的一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法，其特徵在於:所述的不飽和磺酸鹽為乙烯基磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉或苯乙烯磺酸鈉中的一種。
4.根據權利要求1所述的一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法，其特徵在於:所述的不飽和膦酸為異丙烯膦酸、2-丙烯醯胺-2-甲基丙基膦酸、烯丙基膦酸二甲酯或烯丙基膦酸二乙酯中的一種。
5.根據權利要求1所述的一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法，其特徵在於:所述的鏈轉移劑為2-巰基乙酸或3-巰基丙酸中的一種。
6.根據權利要求1所述的一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法，其特徵在於:所述的還原劑a為2-羥基-2-亞磺酸基乙酸、2-羥基-2-亞磺酸基乙酸二鈉鹽、2-羥基-2-磺酸基乙酸或2-羥基-2-磺酸基乙酸二鈉鹽中的一種或兩種。
7.根據權利要求1所述的一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法，其特徵在於:所述的不飽和聚氧乙烯醚為烯丙基聚氧乙烯基醚、甲基烯丙基聚氧乙烯基醚、異戊烯基聚氧乙烯基醚或4-羥丁基乙烯基醚聚氧乙烯基醚中的一種。
8.根據權利要求1所述的一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法，其特徵在於:所述的緩衝劑為磷酸氫二鈉或碳酸氫鈉中的一種。
9.根據權利要求1所述的一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法，其特徵在於:所述的氧化劑為過氧化氫、過氧化鈉、過氧化鋰、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨、過二硫酸鈉、過氧硼酸鉀或過乙酸中的一種。
10.根據權利要求1所述的一種高適應性醚類聚羧酸減水劑的低溫製備方法，其特徵在於:所述的還原劑b為吊白塊、抗壞血酸或亞硫酸鈉的一種。
【文檔編號】C08F230/02GK104177557SQ201410417642
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月22日 優先權日:2014年8月22日
【發明者】方雲輝, 蔣卓君, 柯餘良, 官夢芹, 蘇晉升, 鄭榮平, 賴廣興, 郭鑫祺, 林添興, 李樂民 申請人:科之傑新材料集團有限公司, 貴州科之傑新材料有限公司