一種聚羧酸系高效減水劑的製備方法
2023-12-02 10:48:06 1
專利名稱：：一種聚羧酸系高效減水劑的製備方法
技術領域：
：本發明屬於一種化學製備方法，具體是一種聚羧酸系高效減水劑的製備方法。
背景技術：
：聚羧酸高性能減水劑具有低摻量、高分散性、坍落度損失小、分子結構自由度大、易改性等許多獨特的性質。國內近十多年來，新型高效減水劑和超塑化劑的研發主要產品還是萘磺酸鹽甲酣縮合物與氨基磺酸鹽縮合物等，而對聚羧酸系減水劑的研究無論是從原材料選擇、生產工藝或提高性能方面都起步較晚，雖然國內研究者通過分子途徑探索聚羧酸系減水劑產品已取得一定成效，從國內公開發表的相關學術論文和研究文獻，以及公開的中國專利文獻來看，國內對聚羧酸系減水劑產品的開發大多數處於實驗室階段，真正形成產品的廠家還很少，遠不能滿足高性能混凝土發展的需要。因此聚羧酸系高效減水劑的研究是高性能混凝土技術發展的必然要求。
發明內容本發明的目的是提供一種工藝合理，操作筒單，有利於工業化生產的聚羧酸系高效減水劑的製備方法。本發明以曱氧基聚乙二醇單曱醚、丙烯酸為原料先合成曱氧基聚乙二醇單曱醚丙烯酸酯化大單體，然後酯化大單體與丙烯酸共聚形成聚羧酸高效減水劑。本發明的技術方案如下一種聚羧酸系高效減水劑的製備方法，其特徵在於包括以下步驟(1)、酯化反應，將單一分子量的曱氧基聚乙二醇單曱醚加入反應容器中，加入對苯二酚和對苯二酚單曱醚作為阻聚劑攪拌均勻，然後再加入丙烯酸，升溫至80-9(TC時，加入濃硫酸作為催化劑進行反應，通入惰性氣體帶水，在100-120°C的條件下反應約8-10小時得到曱氧基聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯；所述的曱氧基聚乙二醇與丙烯酸的摩爾比為1:31:5;(2)、聚合反應，用製備的曱氧基聚乙二醇單曱醚丙烯酸酯配成水溶液；在水中通入氮氣，加熱水溫度75-95。C時，向水中滴加曱氧基聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯水溶液及過硫酸銨水溶液，進行共聚反應，過硫酸銨用量為曱氧基聚乙二醇單曱醚丙烯酸酯的1.5~5%;滴加結束後，在93。C-97。C再保溫1-1.5小時；(3)、共聚反應結束後，加入^鹹性化合物調節pH值為7-8，即為本發明的聚羧酸減水劑。所述的聚羧酸系高效減水劑的製備方法，其特徵在於所述的阻聚劑的用量為丙烯酸質量的0.3-0.6%;所述的濃^L酸為98%濃硫酸，用量為甲氧基聚乙二醇單曱醚丙烯酸酯重量的0.6-1.5%;所述的曱氧基聚乙二醇單曱醚丙烯酸酯水溶液濃度為65-70%;所述的過硫酸銨水溶液濃度為5-7%。本發明與已有技術相比，具有如下優點及積極成果(1)、酯化大單體甲氧基聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯的合成中採用對苯二酚與對苯二酚單曱醚協同阻聚，減少了不飽和雙鍵的破壞率，這樣使合成的減水劑有效含量增加，使混凝土減水率提高，保坍性能增強。(2)、單獨採用一種大分子量MPEG作為主要原料，使合成的羧酸支鏈增長，支鏈間的分子間作用增加，不同水泥顆粒吸附的聚合物支鏈間的立體斥力相對較強，同時因為聚羧酸減水劑中側鏈以酯鍵的形式與主鏈連接，在鹼性環境中發生緩慢分解而釋放羧基，側鏈較長的聚羧酸減水劑羧基釋放時間相對較長，流動保持性增加。(3)通過惰性氣體帶水簡化了酯化反應的生產工藝，使合成出來的產品綠色環保且成本低廉。具體實施例方式下面結合具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。實施例1製備聚羧酸減水劑第一步，酯化反應取MPEG(分子量3000)300g(0.lmol),放入裝有斷點溫度計、冷凝管、攪拌器的1000ml四口燒瓶中，當反應溫度達到70。C左右時加入阻聚劑對苯二酚和對苯二酚單甲醚各0.4g,攪拌均勻，然後加入丙烯酸57.6g(0.8mol)，繼續升溫到9(TC時，加入催化劑濃硫酸4.29g，並通入氮氣作為帶水劑，在120。C下反應10h後得到酯化大單體即甲氧基聚乙二醇單甲醚丙晞酸酯。第二步，聚合反應在裝有斷點溫度計、冷凝裝置、和攪拌器的1000ml四口燒瓶中加入適量蒸餾水，通入氮氣，在85。C時，利用恆流泵滴加濃度為66.7%的酯化大單體溶液和引發劑濃度為6。/。的過^s克酸銨溶液，酯化大單體在4h左右滴加完畢，引發劑滯後0.5小時滴加完畢，當單體和引發劑滴加完畢後，在95°C時4呆溫lh。反應結束後，冷卻、降溫，然後用質量百分比濃度為3(W的氫氧化鈉溶液調節pH值，使pH值保持在7-8,得到紅色透明溶液，即為本發明聚羧酸減水劑。實施例2本發明酯化大單體的工業化生產如下(1)主要原材料的檢測MPEG羥值的測定，丙烯酸純度的測定(2)生產設備的運轉情況包括溫度計的校準、溫控設備、及管道、反應釜的封閉性等。(3)稱量曱氧基聚乙二醇單甲醚(MPEG)990kg，投入反應釜中，等溫度升到70。C左右時加入阻聚劑對苯二酚和對苯二酚單曱醚各2.64kg，攪拌均勻，並加入丙烯酸190.1kg。(4)升溫到9(TC時，加入催化劑濃^^酸14.16kg，並通入氮氣作為帶水劑，在120。C下反應10h後得到酯化大單體即曱氧基聚乙二醇單曱醚丙烯酸酯。(5)配置好的酯化料水溶液(1180Kg酯+590Kg水)以及過疏酸銨水溶液(35.4Kg+1144kg)打入高位槽中，待反應釜中的溫度升到在85。C時，開始滴加酯化大單體和引發劑水溶液，酯化大單體在4h左右滴加完畢，引發劑滯後O.5小時滴加完畢，當酯化大單體和引發劑滴加完畢後，在95。C時保溫lh。反應結束後，冷卻、降溫，然後用質量百分比濃度為30%的氫氧化鈉溶液調節pH值，使pH值保持在78,得到紅色透明溶液，即為本發明聚羧酸減水劑。將實驗室小試的樣品，與工業化放大生產的樣品，採用海螺PO.42.5水泥和標準水泥摻量按水泥質量的0.8%,根據GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質性實驗方法》在室溫下測其淨漿流動度和減水率，所得結果如表一、表二所示表一海螺水泥淨漿流動度和減水率對比tableseeoriginaldocumentpage6表二標準水泥淨漿流動度和減水率對比tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1、一種聚羧酸系高效減水劑的製備方法，其特徵在於包括以下步驟(1)、酯化反應，將單一分子量的甲氧基聚乙二醇單甲醚加入反應容器中，加入對苯二酚和對苯二酚單甲醚作為阻聚劑攪拌均勻，然後再加入丙烯酸，升溫至80-90℃時，加入濃硫酸作為催化劑進行反應，通入惰性氣體帶水，在100～120℃的條件下反應約8-10小時得到甲氧基聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯；所述的甲氧基聚乙二醇與丙烯酸的摩爾比為1∶3～1∶5；(2)、聚合反應，用製備的甲氧基聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯配成水溶液；在水中通入氮氣，加熱水溫度75～95℃時，向水中滴加甲氧基聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯水溶液及過硫酸銨水溶液，進行共聚反應，過硫酸銨用量為甲氧基聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯的1.5～5％；滴加結束後，在93℃-97℃再保溫1-1.5小時；(3)、共聚反應結束後，加入鹼性化合物調節pH值為7-8，即為本發明的聚羧酸減水劑。2、根據要求1所述的聚羧酸系高效減水劑的製備方法，其特徵在於所述的阻聚劑的用量為丙烯酸質量的0.3-0.6%;所述的濃-琉酸為9W濃^5克酸，用量為曱氧基聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯質量的0.6-1.5%;所述的曱氧基聚乙二醇單曱醚丙烯酸酯水溶液濃度為65-70%;所述的過硫酸銨水溶液濃度為5-7°/。全文摘要本發明公開了一種聚羧酸系高效減水劑的製備方法，以甲氧基聚乙二醇單甲醚、丙烯酸為原料先合成甲氧基聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯化大單體，然後酯化大單體與丙烯酸共聚形成聚羧酸高效減水劑。酯化大單體甲氧基聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯的合成中採用對苯二酚與對苯二酚單甲醚協同阻聚，減少了不飽和雙鍵的破壞率，這樣使合成的減水劑有效含量增加，使混凝土減水率提高，保坍性能增強。文檔編號C08F299/02GK101531747SQ20091011658公開日2009年9月16日申請日期2009年4月20日優先權日2009年4月20日發明者周春娥,江常青,汪志勇,海黃,黃玉華申請人:安徽中鐵工程材料科技有限公司