CN101234866A - 聚羧酸系高效减水剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种聚羧酸系高效减水剂的制备方法，属混凝土外加剂的合成技术领域，以聚乙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、链转移剂为原料，其特征在于先将上述三种原料加水混合成混合溶液，然后向充有氮气的水溶液中滴加混合溶液和引发剂溶液进行共聚反应，共聚反应结束后用碱性化合物调整pH值制得聚羧酸系高效减水剂；所述聚乙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸的摩尔比为1.0∶2.0～8.0；所述的链转移剂为硫醇类水溶性链转移剂，包括巯基乙醇或巯基乙酸，巯基丙酸等，其加入量为聚乙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸总重量百分比的0.01～5.0％。工艺合理，操作简单，反应条件温和。

Description

聚羧酸系高效减水剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚羧酸系高效减水剂的制备方法，属混凝土外加剂的合成技术领域。

背景技术

聚羧酸系高效减水剂是继以木钙为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高效减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂。这类减水剂具有掺量低、减水率大、不离析、不泌水、混凝土坍落度性能保持好、与水泥、掺合料及其它外加剂相容性好，能配制出超高强和超耐久混凝土，有效降低混凝土早期的绝热温升，降低大体积混凝土的温度裂缝，分子结构设计上的自由度大，实现减水剂的高性能化的潜力更大，合成不采用甲醛等对环境有污染的物质等特点，为推广使用大掺量粉煤灰、矿渣等工业废料提供了技术保证。因而成为国内外近几年的研究热点。聚羧酸系高效减水剂的合成方法报道的较多，但大多数都较为繁琐与复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺合理，操作简单，具有较好使用性能的聚羧酸系高效减水剂的制备方法。

本发明为聚羧酸系高效减水剂的制备方法，以聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸，丙烯酸或甲基丙烯酸，链转移剂为原料，其特征在于先将上述三种原料加水混合成混合溶液，然后向充有氮气的水溶液中滴加混合溶液和引发剂溶液进行共聚反应，共聚反应结束后用碱性化合物调整PH值制得聚羧酸系高效减水剂；所述聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯与丙烯酸或甲基丙烯酸的摩尔比为1.0∶2.0～8.0；所述的链转移剂为硫醇类水溶性链转移剂，包括巯基乙醇或巯基乙酸，巯基丙酸等，其加入量为聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯与丙烯酸或甲基丙烯酸总重量百分比的0.01～5.0％。

所述聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯的分子量可为800～2000。

所述混合溶液的浓度可为60～80％。

所述的引发剂可为自由基型引发剂，包括过硫酸铵或过硫酸钠，过硫酸钾等，其加入量为聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯与丙烯酸或甲基丙烯酸总重量百分比的0.01～5.0％。

所述引发剂溶液的浓度可为2.0～10.0％。

所述的引发剂溶液可分两次滴加，滴加比例为70～90％∶10～30％。所述引发剂溶液两次滴加的时间分别为2.0～5.0小时和0.5～3.0小时。

所述共聚反应的温度可为80℃～100℃，时间为5.0～10.0小时。

所述的碱性化合物可为氢氧化钠及其水溶液或氢氧化钾及其水溶液，碳酸钠及其水溶液。

所述碱性化合物调整PH值时的温度可为55～65℃，调整后的PH值控制在7.0～8.0。

本发明与现有技术相比，具有以下突出优点和积极效果：

1、采用先将聚乙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、链转移剂三种原料加水混合成混合溶液，然后向充有氮气的水溶液中滴加混合溶液和引发剂溶液进行共聚反应，制备聚羧酸系高效减水剂，工艺合理，操作简单。

2、经优化设计及反复试验研究，合理选用硫醇类水溶性链转移剂和自由基型引发剂，确定了原料配比、链转移剂和引发剂用量、共聚反应温度、时间等工艺参数和条件。反应条件温和，所采用设备简单，设备投资少。通过调整聚乙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯与(甲基)丙烯酸的摩尔比来调整聚合物分子主链与支链的比例，通过调整引发剂的加入量及两次滴加来调整聚合物的分子量，从而可调整聚羧酸系高效减水剂的性能以适应不同品种的水泥；通过调整链转移剂的加入量来调整聚合物的分子量分布，尤其是在合成的聚合物分子量较高时可避免分子量分布过宽导致降低聚羧酸系高效减水剂性能现象。

3、由本发明制得的聚羧酸系高效减水剂，其聚合物分子为梳状分子，分子量为5000～100000，分子骨架由主链与支链组成，主链由丙烯基聚合构成，支链由亲水性活性基团聚乙二醇单甲醚酯链构成，当聚合物分子被吸附在水泥颗粒上时，主链上的阴离子极性基团提供静电斥力，具有亲水性的支链可以伸展在液相中，从而在颗粒表面形成庞大的立体吸附结构产生空间位阻效应，静电斥力与空间位阻效应协同作用，同时由于链转移剂的加入可避免聚合物分子量较高时分子量分布过宽，从而提高聚羧酸系高效减水剂的综合性能。

具体实施方式

实施例1：将聚乙二醇单甲醚(聚合度n为23)丙烯酸酯160份与甲基丙烯酸30份、2.3份巯基乙醇及50份去离子水混合均匀，在反应釜中加入660份去离子水，充氮气，升温至90℃～95℃，同时滴加聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸、巯基丙酸的混合溶液及34份5％的过硫酸铵溶液，滴加时间为2.5小时，然后再滴加12份5％的过硫酸铵溶液，滴加时间为1.0小时，滴加完毕后保温2.0小时，降温至55℃～65℃，用氢氧化钠溶液中和至PH值为7.0～8.0，再调整溶液固含量至20％，即为聚羧酸系高效减水剂。应用于某品牌水泥配制的砂浆，测得其减水率为27.0％。(聚羧酸系高效减水剂用量为水泥质量的1％)。

实施例2：将聚乙二醇单甲醚(聚合度n为29)甲基丙烯酸酯160份与丙烯酸26份、2.0份巯基丙酸及70份去离子水混合均匀，在反应釜中加入600份去离子水，充氮气，升温至90℃～95℃，同时滴加聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯酸、巯基丙酸的混合溶液及38份5％的过硫酸钠溶液，滴加时间为3.0小时，然后再滴加10份5％的过硫酸钠溶液，滴加时间为1.5小时，滴加完毕后保温2.0小时，降温至55℃～65℃，用氢氧化钾溶液中和至PH值为7.0～8.0，再调整溶液固含量至20％，即为聚羧酸系高效减水剂。应用于某品牌水泥配制的砂浆，测得其减水率为26.0％。(聚羧酸系高效减水剂用量为水泥质量的1％)。

上述实施例中所用的氮气为普通瓶装氮气，其通入量较小，一般使液面稍鼓出气泡即可。所用的水为去离子水，其加入量可根据所需制备的聚羧酸系高效减水剂的固含量作相应调整。一般聚合体系中固含量控制在18.0～25.0％，所制得的聚羧酸系高效减水剂效果最佳。

本发明不局限于上述实施例，在实际应用时，可根据聚羧酸系高效减水剂的不同性能要求及使用场合，选择上述实施例中的不同配比，或除上述各实施例以外的不同配比，但均不以任何形式限制本发明的范围。

Claims (10)

1、一种聚羧酸系高效减水剂的制备方法，以聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸，丙烯酸或甲基丙烯酸，链转移剂为原料，其特征在于先将上述三种原料加水混合成混合溶液，然后向充有氮气的水溶液中滴加混合溶液和引发剂溶液进行共聚反应，共聚反应结束后用碱性化合物调整PH值制得聚羧酸系高效减水剂；所述聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯与丙烯酸或甲基丙烯酸的摩尔比为1.0∶2.0～8.0；所述的链转移剂为硫醇类水溶性链转移剂，包括巯基乙醇或巯基乙酸，巯基丙酸，其加入量为聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯与丙烯酸或甲基丙烯酸总重量百分比的0.01～5.0％。

2、按权利要求1所述聚羧酸系高效减水剂的制备方法，其特征在于所述聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯的分子量为800～2000。

3、按权利要求1所述聚羧酸系高效减水剂的制备方法，其特征在于所述混合溶液的浓度为60～80％。

4、按权利要求1所述聚羧酸系高效减水剂的制备方法，其特征在于所述的引发剂为自由基型引发剂，包括过硫酸铵或过硫酸钠，过硫酸钾，其加入量为聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯与丙烯酸或甲基丙烯酸总重量百分比的0.01～5.0％。

5、按权利要求1或4所述聚羧酸系高效减水剂的制备方法，其特征在于所述引发剂溶液的浓度为2.0～10.0％。

6、按权利要求1或4所述聚羧酸系高效减水剂的制备方法，其特征在于所述的引发剂溶液分两次滴加，滴加比例为70～90％∶10～30％。

7、按权利要求1或4所述聚羧酸系高效减水剂的制备方法，其特征在于所述引发剂溶液两次滴加的时间分别为2.0～5.0小时和0.5～3.0小时。

8、按权利要求1所述聚羧酸系高效减水剂的制备方法，其特征在于所述共聚反应的温度为80℃～100℃，时间为5.0～10.0小时。

9、按权利要求1或9所述聚羧酸系高效减水剂的制备方法，其特征在于所述的碱性化合物为氢氧化钠及其水溶液或氢氧化钾及其水溶液，碳酸钠及其水溶液。

10、按权利要求1所述聚羧酸系高效减水剂的制备方法，其特征在于所述碱性化合物调整PH值时的温度为55～65℃，调整后的PH值控制在7.0～8.0。