聚羧酸系高效減水劑的製備方法

2023-05-27 09:16:46

專利名稱：聚羧酸系高效減水劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種聚羧酸系高效減水劑的製備方法，屬混凝土外加 劑的合成技術領域。
技術背景聚羧酸系高效減水劑是繼以木鈣為代表的普通減水劑和以萘系 為代表的高效減水劑之後發展起來的第三代高性能減水劑。這類減水 劑具有摻量低、減水率大、不離析、不泌水、混凝土坍落度性能保持 好、與水泥、摻合料及其它外加劑相容性好，能配製出超高強和超耐 久混凝土，有效降低混凝土早期的絕熱溫升，降低大體積混凝土的溫 度裂縫，分子結構設計上的自由度大，實現減水劑的高性能化的潛力 更大，合成不採用甲醛等對環境有汙染的物質等特點，為推廣使用大 摻量粉煤灰、礦渣等工業廢料提供了技術保證。因而成為國內外近幾 年的研究熱點。聚羧酸系高效減水劑的合成方法報導的較多，但大多 數都較為繁瑣與複雜。 發明內容本發明的目的是提供一種工藝合理，操作簡單，具有較好使用性 能的聚羧酸系高效減水劑的製備方法。本發明為聚羧酸系高效減水劑的製備方法，以聚乙二醇單甲醚丙 烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸，丙烯酸或甲基丙烯酸，鏈轉移 劑為原料，其特徵在於先將上述三種原料加水混合成混合溶液，然後向充有氮氣的水溶液中滴加混合溶液和弓I發劑溶液進行共聚反應，共 聚反應結束後用鹼性化合物調整PH值製得聚羧酸系高效減水劑；所 述聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯與丙烯 酸或甲基丙烯酸的摩爾比為1.0: 2.0~8.0;所述的鏈轉移劑為硫醇類 水溶性鏈轉移劑，包括巰基乙醇或巰基乙酸，巰基丙酸等，其加入量 為聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯與丙烯酸或甲基丙烯酸總重量百分比的0.01~5.0%。所述聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯的分子量可為800~2000。所述混合溶液的濃度可為60 80%。所述的引發劑可為自由基型引發劑，包括過硫酸銨或過硫酸鈉， 過硫酸鉀等，其加入量為聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚 甲基丙烯酸酯與丙烯酸或甲基丙烯酸總重量百分比的0.01 5.0%。所述引發劑溶液的濃度可為2.0~10.0%。所述的引發劑溶液可分兩次滴加，滴加比例為70 90%: 10~30%。所述引發劑溶液兩次滴加的時間分別為2.0~5.0小時和0.5 3.0小時。 所述共聚反應的溫度可為80°C~100°C，時間為5.0~10.0小時。 所述的鹼性化合物可為氫氧化鈉及其水溶液或氫氧化鉀及其水溶液，碳酸鈉及其水溶液。所述鹼性化合物調整PH值時的溫度可為55~65°C ，調整後的PH值控制在7.0~8.0。本發明與現有技術相比，具有以下突出優點和積極效果1、採用先將聚乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、鏈轉移劑三種原料加水混合成混合溶液，然後向充有氮氣的水溶液中滴加混合溶液和引發劑溶液進行共聚反應，製備聚羧酸系高效減水 劑，工藝合理，操作簡單。2、 經優化設計及反覆試驗研究，合理選用硫醇類水溶性鏈轉移 劑和自由基型引發劑，確定了原料配比、鏈轉移劑和引發劑用量、共 聚反應溫度、時間等工藝參數和條件。反應條件溫和，所採用設備簡 單，設備投資少。通過調整聚乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯與(甲 基)丙烯酸的摩爾比來調整聚合物分子主鏈與支鏈的比例，通過調整 引發劑的加入量及兩次滴加來調整聚合物的分子量，從而可調整聚羧酸系高效減水劑的性能以適應不同品種的水泥；通過調整鏈轉移劑的 加入量來調整聚合物的分子量分布，尤其是在合成的聚合物分子量較 高時可避免分子量分布過寬導致降低聚羧酸系高效減水劑性能現象。3、 由本發明製得的聚羧酸系高效減水劑，其聚合物分子為梳狀 分子，分子量為5000~100000，分子骨架由主鏈與支鏈組成，主鏈由 丙烯基聚合構成，支鏈由親水性活性基團聚乙二醇單甲醚酯鏈構成， 當聚合物分子被吸附在水泥顆粒上時，主鏈上的陰離子極性基團提供 靜電斥力，具有親水性的支鏈可以伸展在液相中，從而在顆粒表面形 成龐大的立體吸附結構產生空間位阻效應，靜電斥力與空間位阻效應 協同作用，同時由於鏈轉移劑的加入可避免聚合物分子量較高時分子 量分布過寬，從而提高聚羧酸系高效減水劑的綜合性能。
具體實施方式
實施例1:將聚乙二醇單甲醚(聚合度n為23)丙烯酸酯160份 與甲基丙烯酸30份、2.3份巰基乙醇及50份去離子水混合均勻，在 反應釜中加入660份去離子水，充氮氣，升溫至9(TC 95'C，同時滴 加聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸、巰基丙酸的混合溶液及34份5%的過硫酸銨溶液，滴加時間為2.5小時，然後再滴加12份 5%的過硫酸銨溶液，滴加時間為1.0小時，滴加完畢後保溫2.0小時， 降溫至55T: 65。C，用氫氧化鈉溶液中和至PH值為7.0 8.0，再調整 溶液固含量至20%，即為聚羧酸系高效減水劑。應用於某品牌水泥 配製的砂漿，測得其減水率為27.0%。(聚羧酸系高效減水劑用量為 水泥質量的1%)。實施例2:將聚乙二醇單甲醚(聚合度n為29)甲基丙烯酸酯 160份與丙烯酸26份、2.0份巰基丙酸及70份去離子水混合均勻， 在反應釜中加入600份去離子水，充氮氣，升溫至9(TC 95i:，同時 滴加聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯酸、巰基丙酸的混合溶液及 38份5%的過硫酸鈉溶液，滴加時間為3.0小時，然後再滴加10份 5%的過硫酸鈉溶液，滴加時間為1.5小時，滴加完畢後保溫2.0小時， 降溫至55。C 65X:，用氫氧化鉀溶液中和至PH值為7.0 8.0，再調整 溶液固含量至20%，即為聚羧酸系高效減水劑。應用於某品牌水泥 配製的砂漿，測得其減水率為26.0%。(聚羧酸系高效減水劑用量為 水泥質量的1%)。上述實施例中所用的氮氣為普通瓶裝氮氣，其通入量較小， 一般 使液面稍鼓出氣泡即可。所用的水為去離子水，其加入量可根據所需 製備的聚羧酸系高效減水劑的固含量作相應調整。 一般聚合體系中固 含量控制在18.0~25.0%，所製得的聚羧酸系高效減水劑效果最佳。本發明不局限於上述實施例，在實際應用時，可根據聚羧酸系高 效減水劑的不同性能要求及使用場合，選擇上述實施例中的不同配 比，或除上述各實施例以外的不同配比，但均不以任何形式限制本發 明的範圍。
權利要求
1、一種聚羧酸系高效減水劑的製備方法，以聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸，丙烯酸或甲基丙烯酸，鏈轉移劑為原料，其特徵在於先將上述三種原料加水混合成混合溶液，然後向充有氮氣的水溶液中滴加混合溶液和引發劑溶液進行共聚反應，共聚反應結束後用鹼性化合物調整PH值製得聚羧酸系高效減水劑；所述聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯與丙烯酸或甲基丙烯酸的摩爾比為1.0∶2.0～8.0；所述的鏈轉移劑為硫醇類水溶性鏈轉移劑，包括巰基乙醇或巰基乙酸，巰基丙酸，其加入量為聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯與丙烯酸或甲基丙烯酸總重量百分比的0.01～5.0％。
2、 按權利要求1所述聚羧酸系高效減水劑的製備方法，其特徵 在於所述聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯 的分子量為800 2000。
3、 按權利要求1所述聚羧酸系高效減水劑的製備方法，其特徵 在於所述混合溶液的濃度為60~80%。
4、 按權利要求1所述聚羧酸系高效減水劑的製備方法，其特徵 在於所述的引發劑為自由基型引發劑，包括過硫酸銨或過硫酸鈉，過 硫酸鉀，其加入量為聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基 丙烯酸酯與丙烯酸或甲基丙烯酸總重量百分比的0.01 5.0%。
5、 按權利要求1或4所述聚羧酸系高效減水劑的製備方法，其 特徵在於所述引發劑溶液的濃度為2.0~10.0%。
6、 按權利要求1或4所述聚羧酸系高效減水劑的製備方法，其 特徵在於所述的引發劑溶液分兩次滴加，滴加比例為70~90%: 10~30%。
7、 按權利要求1或4所述聚羧酸系高效減水劑的製備方法，其 特徵在於所述引發劑溶液兩次滴加的時間分別為2.0~5.0小時和 0.5 3.0小時。
8、 按權利要求1所述聚羧酸系高效減水劑的製備方法，其特徵 在於所述共聚反應的溫度為80°C~100°C，時間為5.0-10.0小時。
9、 按權利要求1或9所述聚羧酸系高效減水劑的製備方法，其 特徵在於所述的鹼性化合物為氫氧化鈉及其水溶液或氫氧化鉀及其 水溶液，碳酸鈉及其水溶液。
10、 按權利要求1所述聚羧酸系高效減水劑的製備方法，其特徵 在於所述鹼性化合物調整PH值時的溫度為55~65°C，調整後的PH 值控制在7.0~8.0。
全文摘要
一種聚羧酸系高效減水劑的製備方法，屬混凝土外加劑的合成技術領域，以聚乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、鏈轉移劑為原料，其特徵在於先將上述三種原料加水混合成混合溶液，然後向充有氮氣的水溶液中滴加混合溶液和引發劑溶液進行共聚反應，共聚反應結束後用鹼性化合物調整pH值製得聚羧酸系高效減水劑；所述聚乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸的摩爾比為1.0∶2.0～8.0；所述的鏈轉移劑為硫醇類水溶性鏈轉移劑，包括巰基乙醇或巰基乙酸，巰基丙酸等，其加入量為聚乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸總重量百分比的0.01～5.0％。工藝合理，操作簡單，反應條件溫和。
文檔編號C04B103/30GK101234866SQ20071016479
公開日2008年8月6日 申請日期2007年12月21日 優先權日2007年12月21日
發明者孟照平, 朱紅軍, 王偉松, 王新榮, 王勝利 申請人:王偉松