一種聚羧酸系減水劑、其製備方法及應用的製作方法

2023-05-09 22:44:36 1

專利名稱：一種聚羧酸系減水劑、其製備方法及應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種聚羧酸系減水劑、其製備方法及應用，屬於混凝土外加劑技術領域。
背景技術：
混凝土是世界上用量最大、應用最廣泛的建築材料。20世紀30年代以來，減水劑的出現和成功應用於混凝土領域，尤其是高效和高性能減水劑的出現，極大的推動了混凝土技術的發展，逐漸成為混凝土中，特別是現代混凝土中不可或缺的組分。雖然摻量少，卻能在很大程度上改善混凝土的施工過程，提高混凝土材料的各項性能，降低成本等，被行業界稱之為「工業味精」。減水劑經過70多年的發展，已經由以木質素磺酸鹽為代表的第一代普通減水劑，萘系、氨基磺酸系和密胺系減水劑為代表的第二代高效減水劑，發展到以聚羧酸系減水劑為代表的高性能減水劑。聚羧酸系減水劑以其較大的分子設計自由度，可以根據需要製備出高保坍、高減水、早強、緩凝、引氣、減縮等不同性能的減水劑產品，適宜配製高強、超高強、高流動性、高耐久性等性能的混凝土，得到了工程界的一致推崇，再加上其原料來源豐富，生產工藝綠色化，成為了減水劑的主要發展方向。
聚羧酸系減水劑自20世紀80年代研發成功以來，已經歷酯型、醚型、醯胺/醯亞胺型、聚醯胺-聚乙烯乙二醇型等類型產品的發展。目前工業化生產和應用成熟的主要是酯型和醚型聚羧酸減水劑產品。酯型聚羧酸需要先合成酯大單體，再與共聚單體共聚製得， 雖然此類聚羧酸系減水劑性能優異，但酯化生產工藝複雜，酯化溫度高，酯化時間長，反應過程中帶水劑的使用和清除都將增大企業生產成本，產品性能受酯大單體的結構和純度影響較大，限制了此類減水劑的工業化推廣。醚型大單體製備工藝較為簡單，產品性能穩定， 目前已有多家企業能提供各種結構和分子量的醚大單體，成本也逐漸降低，且醚大單體和共聚單體一步法合成聚羧酸系產品，工藝簡單，過程「綠色」化，產品性能與酯類聚羧酸產品相似，是目前研究的熱點。例如公開號為CN101955333，名稱為《一種低摻量高減水率的聚羧酸系減水劑、合成方法及使用方法》的中國發明專利申請公開了由聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯、2-甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸鈉為主要聚合單體，通過過硫酸銨引發，在60-100°C的水溶液中聚合，得到的減水劑由於引入了高效減水的磺酸基，在低摻量下便具有較高的減水率，但合成中應用了製備工藝複雜的酯化大單體，使用氮氣保護， 並沒有採用合適的氧化還原體系，致使聚合反應溫度高。公開號為CN102140019，名稱為《一種聚羧酸系減水劑及其製備方法》的中國發明專利申請公開了通過醚大單體、烯酸類單體， 和馬來醯胺聚合單體在氧化還原引發體系，50-90°C條件下聚合，利用馬來醯胺酸的雙羧基提高減水劑對水泥的吸附，得到一種坍落度保持好的減水劑，但聚合溫度較高，且合成馬來醯胺聚合單體工藝較為複雜。公開號為CN102010487，名稱為《一種聚羧酸減水劑的製備方法》的中國發明專利申請公開了一種以聚乙二醇單甲醚(MPEG)和馬來酸酐(MAH)為主要原料，通過酯化反應合成聚乙二醇單甲醚馬來酸酐活性大單體(PAM)，再以PAM、甲基丙烯磺酸鈉、衣康酸為主要原料，在過氧化氫和維生素C組成的引發體系中，30-50°C條件下三元共聚合成聚羧酸減水劑的方法，產品減水率高，保坍性好，但需要酯化步驟，工藝條件要求較高。以上方法雖然能夠得到較為理想的產品，但是工藝複雜，要求較高，不利於工業生產。發明內容
本發明要解決的技術問題是針對現有技術存在的缺陷，提出一種聚羧酸高性能減水劑、其製備方法及應用，保證產品質量的同時，優化生產工藝，成本較低，可適用於工業生產。
本發明通過以下技術方案解決技術問題一種聚羧酸系減水劑，包括按質量份計的以下組分甲基烯基聚氧乙烯醚大單體A 不飽和羧酸、酸酐或酯類單體B 不飽和磺酸或其鹽類單體C 氧化劑還原劑鏈轉移劑 40%氫氧化鈉溶液水
其中，所述單體A的
權利要求
1. 一種聚羧酸系減水劑，包括按質量份計的以下組分甲基烯基聚氧乙烯醚大單體A100份不飽和羧酸、酸酐或酯類單體B4-20 份不飽和磺酸或其鹽類單體C2-15 份氧化劑O. 5-5 份還原劑O. 008-0. 5 份鏈轉移劑O. 05-1 份40%氫氧化鈉溶液5-20 份水100-200 份。
2.根據權利要求I所述的聚羧酸系減水劑，其特徵是CH1CM,，式中民為 I .或 I . ，R2為氫原子或碳原子數為C—C11|CH!1-5的烷基，m的重複單元數為15-80，所述單體A的重均分子量為600-3000 ;所述不飽和羧酸、酸酐或酯類單體B為丙烯酸、馬來酸酐、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯中的至少一種；所述不飽和磺酸或其鹽類單體C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、2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸(鈉)中的至少一種。
3.根據權利要求I所述的聚羧酸系減水劑，其特徵是所述氧化劑為過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨、過氧化氫中的至少一種。
4.根據權利要求I所述的聚羧酸系減水劑，其特徵是所述還原劑為亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、葡萄糖、維生素C、硫酸亞鐵、雕白粉中的至少一種。
5.根據權利要求I所述的聚羧酸系減水劑，其特徵是所述鏈轉移劑為巰基乙酸、2-巰基丙酸、3-巰基丙酸、巰基乙醇中的至少一種。
6.根據權利要求I所述聚羧酸系減水劑的製備方法，包括以下步驟步驟一、將所述單體A按所述質量份加入反應釜中，加水並加熱攪拌使其溶解；步驟二、將所述氧化劑與所述單體C按所述質量份加水溶解後，加入反應釜中；步驟三、在攪拌狀態下，按所述質量份加入還原劑、所述單體B與鏈轉移劑混合溶液，加入方式為將所述還原劑預先滴加至反應釜中，再開始滴加所述單體B與鏈轉移劑混合溶液，並控制還原劑的滴加完畢時間晚於單體B與鏈轉移劑混合溶液的滴加完畢時間； 步驟四、保溫反應1-2小時；步驟五、按所述質量份加入40 %的氫氧化鈉溶液，調節產物的PH值至6-7後，即得聚羧酸系減水劑。
7.根據權利要求6所述聚羧酸系減水劑的製備方法，其特徵在於所述步驟三中，所述還原劑預先滴加的時間為15-45分鐘，所述還原劑的滴加完畢時間晚於單體B與鏈轉移劑混合溶液的滴加完畢時間15-40分鐘。
8.根據權利要求6所述聚羧酸系減水劑的製備方法，其特徵是所述步驟二至四中，溫度為 20-40°C。
9.根據權利要求I所述的聚羧酸系減水劑的應用，其特徵是應用於混凝土時的固摻量為混凝土中膠凝材料質量O. 05% -O. 3%。
10.根據權利要求9所述的聚羧酸系減水劑的應用，其特徵是應用於混凝土時的固摻量為混凝土中膠凝材料質量的O. 08%-0. 18%。
全文摘要
本發明涉及一種聚羧酸系減水劑、其製備方法及應用，屬於混凝土外加劑技術領域。本發明根據減水劑官能團理論和聚羧酸系減水劑分子設計理論，利用已工業化生產的性能較好的異丁烯醇聚醚或異戊烯醇聚醚作為單體A，以不飽和羧酸、酸酐或酯作為單體B，及不飽和磺酸或其鹽類作為單體C，將單體A、B、C進行共聚，由於往減水劑分子結構中引入具有緩凝、保坍性作用的羧基或酯基、和具有高減水作用的磺酸基團，通過控制物料配比和加料方式，在氧化還原引發體系引發下，用一步法在水溶液中聚合製得一種具有高減水、高保坍作用的聚羧酸系減水劑產品，並選擇合適的氧化還原體系使聚合反應在低溫下得以進行，進一步降低了成本，可適用於工業生產。
文檔編號C04B103/30GK102936109SQ201110405198
公開日2013年2月20日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者劉益軍, 王萬林, 章玲, 王高明, 鄭春揚, 郭兆來 申請人:江蘇奧萊特新材料有限公司