CN101104686A - 一种聚羧酸类高性能减水剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚羧酸类高性能减水剂的制备方法，该制备方法工艺简单，制得的减水剂低掺量即可具有高的分散性能。本发明制备方法的技术方案为A)在反应器中，按1～1.2∶1摩尔比加入甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚，再加入催化剂、阻聚剂、带水剂，搅拌加热至100～150℃，保持反应8～12小时，得到聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯；B)在反应器中加入水和引发剂，然后缓慢滴加含有烯丙基璜酸钠、聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸混合溶液，其中水和混合溶液的重量配比为2∶1～1.2，搅拌加热至80～120℃，反应4～6小时且滴加完毕后加入链转移剂，继续保温搅拌1～2小时出料，即得聚羧酸类高性能减水剂。

Description

一种聚羧酸类高性能减水剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种减水剂的制备方法，更具体地说涉及一种聚羧酸类高性能减水剂的制备方法。

背景技术

高性能减水剂是新型建材支柱产业的重要产品之一，已成为混凝土中除砂、石、水泥、水之外必不可少的第五成分。随着混凝土技术的发展，混凝土的耐久性指标愈来愈高，混凝土的水胶比往往降至更低，但混凝土的流动性仍要求满足泵送施工需要，减水剂性能除要求具有更高的减水效果外，还需要能控制混凝土的塌落度损失，更好地解决混凝土的引气、缓凝、泌水问题等。高性能减水剂是21世纪减水剂研究与发展的趋势。

传统的萘系、三聚氰胺系以及木质素减水剂虽然能使新拌砂浆或混凝土具有较好的工作性，但坍落度经时变化大，运至施工现场时，必须重新加入减水剂来增加其流动性，这样会产生噪音并排放大量工业废气，而且这类减水剂大多采用有毒的甲醛，通过缩聚反应(有时还会采用强腐蚀性的发烟硫酸或浓硫酸进行磺化反应)制备而成，这不可避免会对环境造成污染，不利于可持续发展。为了减少混凝土的坍落度损失，目前主要是通过复配缓凝剂，改变减水剂添加方法(后掺法或多次后掺法)以及缓释法(载体吸附和表面改性)来实现。但由于受到分子结构的制约，坍损问题无法从根本上解决，于是人们把目光转向了羧酸类聚合物——称之为第三代新型聚合物减水剂，并取得了较大的成果。

但高性能的聚羧酸类减水剂的分子设计需要通过制备方法来实现，此类减水剂的合成工艺普遍较为繁琐，自由基聚合的产品质量欠稳定等缺点仍然存在。因此开发一种工艺简单且制备的聚羧酸类减水剂性能优良的制备方法势在必行。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现在技术中存在的不足和问题，提供一种聚羧酸类高性能减水剂的制备方法。该制备方法工艺简单，制得的减水剂低掺量即可具有高的分散性能。

本发明的技术方案如下：

本发明的聚羧酸类高性能减水剂的制备方法，包括以下步骤：

A)在反应器中，按1～1.2∶1摩尔比加入甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚，再加入催化剂、阻聚剂、带水剂，搅拌加热至100～150℃，保持反应8～12小时，得到聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯；

B)在反应器中加入水和引发剂，然后缓慢滴加含有烯丙基璜酸钠、聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸混合溶液，其中水和混合溶液的重量配比为2∶1～1.2，搅拌加热至80～120℃，反应4～6小时且滴加完毕后加入链转移剂，继续保温搅拌1～2小时出料，即得聚羧酸类高性能减水剂。

本发明的聚羧酸类高性能减水剂的制备方法中，所述的聚乙二醇单甲醚的分子量为优选300～5000，催化剂的用量优选为甲基丙烯酸重量的0.3～5％，阻聚剂的用量优选为甲基丙烯酸重量的0.3～0.5％，带水剂的用量优选为甲基丙烯酸重量的2～3倍；其中所述的催化剂优选为对甲苯磺酸，所述的阻聚剂为复合型阻聚剂，优选为对苯二酚与铜粉按摩尔比1∶1～3混合而成，所述的带水剂优选为甲苯或二甲苯。

本发明的聚羧酸类高性能减水剂的制备方法中，所述的混合溶液中烯丙基璜酸钠、聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三者之间的重量配比优选为1∶8∶1～1∶8∶2；其中所述的引发剂为过硫酸盐，优选硫酸钠或过硫酸铵，用量为混合溶液重量的0.1～1％；所述的链转移剂为月桂醇，用量为混合溶液重量的0.1～1％。

本发明的有益效果是：

该制备方法工艺简单，反应稳定，条件温和，工艺过程易于控制。制得的聚羧酸类减水剂还具有以下几个突出的优点：

1.低掺量(0.2-0.5％)而发挥高的分散性能；

2.保坍性好，90min内坍落度基本无损失；

3.在相同流动度下比较时，延缓凝结时间较少；

4.分子结构上自由度大，外加剂制造技术上可控制的参数多，高性能化的潜力大；

5.由于合成中不使用甲醛，因而对环境不造成污染；

6.与水泥和其它种类的混凝土外加剂相容性好；

使用聚羧酸类减水剂，可用更多的矿渣或粉煤灰取代水泥，从而降低成本。

具体实施方式

实施例1

A)在反应器中，按1∶1摩尔比加入甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚(分子量为2500)，再加入催化剂对甲苯磺酸(用量为甲基丙烯酸重量的1％)、复合型阻聚剂(对苯二酚与铜粉摩尔比为1∶1，用量为甲基丙烯酸重量的0.4％)、带水剂二甲苯(用量为甲基丙烯酸重量的2倍)，搅拌加热至120℃，保持反应10小时，得到聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯；

B)在反应器中加入200g水和引发剂过硫酸钠0.5g，然后缓慢滴加含有烯丙基璜酸钠、聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸混合溶液100g，混合溶液中烯丙基璜酸钠、聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三者之间的重量配比为1∶8∶1，搅拌加热至100℃，反应5小时且滴加完毕后加入链转移剂月桂醇0.5g，继续保温搅拌1小时出料，即得聚羧酸类高性能减水剂。

实施例2

A)在反应器中，按1∶1摩尔比加入甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚(分子量为3000)，再加入催化剂对甲苯磺酸(用量为甲基丙烯酸重量的1％)、复合型阻聚剂(对苯二酚与铜粉摩尔比为1∶2，用量为甲基丙烯酸重量的0.4％)、带水剂甲苯(用量为甲基丙烯酸重量的3倍)，搅拌加热至100℃，保持反应10小时，得到聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯；

B)在反应器中加入200g水和引发剂过硫酸铵0.4g，然后缓慢滴加含有烯丙基璜酸钠、聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸混合溶液120g，混合溶液中烯丙基璜酸钠、聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三者之间的重量配比为1∶8∶2，搅拌加热至100℃，反应5小时且滴加完毕后加入链转移剂月桂醇0.6g，继续保温搅拌1小时出料，即得聚羧酸类高性能减水剂。

实施例3

A)在反应器中，按1∶1摩尔比加入甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚(分子量为3000)，再加入催化剂对甲苯磺酸(用量为甲基丙烯酸重量的1％)、复合型阻聚剂(对苯二酚与铜粉摩尔比为1∶3，用量为甲基丙烯酸重量的0.4％)、带水剂二甲苯(用量为甲基丙烯酸重量的3倍)，搅拌加热至120℃，保持反应10小时，得到聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯；

B)在反应器中加入200g水和引发剂过硫酸钠0.8g，然后缓慢滴加含有烯丙基璜酸钠、聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸混合溶液110g，混合溶液中烯丙基璜酸钠、聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三者之间的重量配比为1∶8∶2，搅拌加热至100℃，反应5小时且滴加完毕后加入链转移剂月桂醇0.4g，继续保温搅拌1小时出料，即得聚羧酸类高性能减水剂。

Claims (7)

1.一种聚羧酸类高性能减水剂的制备方法，包括以下步骤：

A)在反应器中，按1～1.2∶1摩尔比加入甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚，再加入催化剂、阻聚剂、带水剂，搅拌加热至100～150℃，保持反应8～12小时，得到聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯；

B)在反应器中加入水和引发剂，然后缓慢滴加含有烯丙基磺酸钠、聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸混合溶液，其中水和混合溶液的重量配比为2∶1～1.2，搅拌加热至80～120℃，反应4～6小时且滴加完毕后加入链转移剂，继续保温搅拌1～2小时出料，即得聚羧酸类高性能减水剂。

2.根据权利要求1所述的聚羧酸类高性能减水剂的制备方法，其特征在于所述的聚乙二醇单甲醚的分子量为300～5000，催化剂的用量为甲基丙烯酸重量的0.3～5％，阻聚剂的用量为甲基丙烯酸重量的0.3～0.5％，带水剂的用量为甲基丙烯酸重量的2～3倍。

3.根据权利要求1或2所述的聚羧酸类高性能减水剂的制备方法，其特征在于所述的催化剂为对甲苯磺酸，所述的阻聚剂为复合型阻聚剂，所述的带水剂为甲苯或二甲苯。

4.根据权利要求3所述的聚羧酸类高性能减水剂的制备方法，其特征在于所述的复合型阻聚剂为对苯二酚与铜粉按摩尔比1∶1～3混合而成。

5.根据权利要求1所述的聚羧酸类高性能减水剂的制备方法，其特征在于所述的混合溶液中烯丙基璜酸钠、聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三者之间的重量配比为1∶8∶1～1∶8∶2。

6.根据权利要求1所述的聚羧酸类高性能减水剂的制备方法，其特征在于所述的引发剂为过硫酸盐，用量为混合溶液重量的0.1～1％；所述的链转移剂为月桂醇，用量为混合溶液重量的0.1～1％。

7.根据权利要求6所述的聚羧酸类高性能减水剂的制备方法，其特征在于所述过硫酸盐为过硫酸钠或过硫酸铵。