CN101293757B - 聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂由下法制得：以甲苯作为溶剂，并在甲苯回流条件下，对氨基苯磺酸钠与聚氧乙烯醚反应8～10h，脱水生成大单体；将苯酚与大单体混合配制成pH＝9.5～12.5的水溶液，控制温度70～90℃，1～1.5h内滴加甲醛，滴加完甲醛后调节pH＝7.5～9.5，保温2.5～4.5h，中和至pH＝7。本发明采用成本较低的甲醛、对氨基苯磺酸盐代替现有聚羧酸系减水剂中的乙烯基单体，同时接枝聚羧酸系减水剂的主导官能团聚氧乙烯醚，缩聚反应合成高分子聚合物减水剂，从而保证了性能，又降低了成本。本发明合成的减水剂掺量为1％时，减水率可达25％以上，2h坍落度不损失，配制的混凝土具有良好的工作性和力学性能。

Description

聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂及制备方法
技术领域
本发明属于一种聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂及制备方法。
技术背景
众所周知，在水泥拌合物作业时，为使操作省力有效，且早期脱模以缩短工期，要求水泥拌合物具有高流动性，有效抑制坍落度的损失。目前我国的混凝土减水剂以萘系和蜜胺系为主流产品，这类产品的水泥拌合物工作性不好，存在减水率不高、坍落度损失大的问题。而氨基磺酸盐由于性价比较低，大多作为辅助外加剂使用，没有得到广泛的推广。目前聚羧酸系混凝土减水剂以其优良的分散性和分散保持性能，以及对水泥良好的适应性被广泛接受。
从其作用机理方面分析，聚羧酸减水剂主链上接枝活性基团，如羧基、羟基、磺酸基等来提供静电斥力，亲水极强的聚氧乙烯醚提供空间位阻效应，既有利于提高混凝土流动性，又有利于坍落度保持性。而与萘系减水剂相比，相同条件下聚羧酸减水剂的ξ明显小于萘系，但是其分散能力明显好于萘系。可见，在聚羧酸减水剂分子结构中，决定其性能的主导官能团为亲水极强的聚氧乙烯醚。
但是聚羧酸系减水剂主要采用乙烯基单体共聚，成本较高。受国际化工市场的影响，其主要原材料的甲基丙烯酸、聚乙二醇价格上涨，其原材料成本涨幅接近1300元/吨。目前价格已经成为制约其发展的主要因素。
本发明采用成本的较低的甲醛、对氨基苯磺酸盐代替乙烯基单体，同时接枝聚羧酸系减水剂的主导官能团聚氧乙烯醚，缩聚反应合成高分子聚合物减水剂，从而保证了性能，又降低了成本。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有减水剂减水率不高、坍落度损失过快、成本较高、性价比较低的缺点，提供一种聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂及制备方法，该减水剂性能稳定、反应条件容易控制，易于工业化生产。
本发明采用下述技术方案实现：
聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂，其结构式为：
Figure S2008100480569D00021
式中：m＝4～35、n＝10～100、k＝20～150。
上述聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂合成方法，包括：
第一步：以甲苯作为溶剂，并在110～120℃甲苯回流条件下，对氨基苯磺酸钠
Figure S2008100480569D00022
与聚氧乙烯醚反应8～10h，脱水生成大单体
Figure S2008100480569D00024
反应方程式如下：
Figure S2008100480569D00025
式中：m＝4～35；
上述反应中，
Figure S2008100480569D00026
与
Figure S2008100480569D00027
摩尔比为(1.05～1.15)∶1。
第二步：调节苯酚
Figure S2008100480569D00028
与大单体溶液pH＝9.5～12.5，控制温度70～90℃，1～1.5h内滴加甲醛
Figure S2008100480569D00029
再控制pH＝7.5～9.5，保温2.5～4.5h，中和pH＝7，得到聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂。
Figure S2008100480569D00031
式中：m＝4～35；
n＝10～100；
k＝20～150；
上述反应中，苯酚与大单体质量比为(0.5～1.5)∶1；甲醛为苯酚和大单体总质量的1.1～2.5倍。
本发明采用成本较低的甲醛、对氨基苯磺酸盐代替现有聚羧酸系减水剂中的乙烯基单体，同时接枝聚羧酸系减水剂的主导官能团聚氧乙烯醚，缩聚反应合成高分子聚合物减水剂，从而保证了性能，又降低了成本。本发明合成的减水剂掺量为1％时，减水率可达25％以上，2h坍落度不损失，配制的混凝土具有良好的工作性和力学性能。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的减水剂的红外图谱；
图2为本发明实施例2制得的减水剂的红外图谱；
图3为本发明实施例3制得的减水剂的红外图谱。
具体实施例：
实施例1：
Figure S2008100480569D00032
与
Figure S2008100480569D00033
(m＝35)摩尔比为1.05∶1，甲苯为反应物总量的50％，加热到120℃，甲苯回流，反应8h，冷却，除去甲苯，得到大单体。苯酚与大单体质量比为0.7∶1配成水溶液(质量分数为50％)，甲醛为苯酚和大单体总质量的1.5倍；调节溶液pH＝9.5，温度控制70～90℃；缓慢滴加甲醛，1～1.5h滴完；滴完后调节pH＝8，保持温度80～90℃3h左右，再自然冷却，调节pH＝7，得到本发明的减水剂。该减水剂对水泥有较好的分散效果，掺量为1％时，水泥净浆流动度可达到280mm，1h基本不损失，减水率达到28％。
如图1所示，在红外图谱中可以明确的发现聚氧烷基(2500cm-1～3300cm-1)、磺酸基团(1039cm-1、619cm-1)、羧基(1577cm-1、1248cm-1)、羟基(1099cm-1)等官能团的特征振动，合成得到聚合物结构与分子设计预期的结果相符。
实施例2：
Figure S2008100480569D00041
与(m＝9)摩尔比为1.1∶1，甲苯为反应物总量的50％，加热到120℃，甲苯回流，反应8h，冷却，除去甲苯，得到大单体。苯酚与大单体质量比为1∶1配成水溶液(质量分数为60％)，甲醛为苯酚和大单体总质量的1.5倍；调节溶液pH＝11，温度控制70～90℃；缓慢滴加甲醛，1～1.5h滴完，滴完后调节pH＝8，保持温度80～90℃3h左右，再自然冷却，调节pH＝7，得到本发明的减水剂。该减水剂对水泥有较好的分散效果，掺量为1％时，水泥净浆流动度可达到285mm，1h基本不损失，减水率达到28％。
如图2所示，在红外图谱中可以明确的发现聚氧烷基(2500cm-1～3300cm-1)、磺酸基团(1039cm-1、619cm-1)、羧基(1577cm-1、1248cm-1)、羟基(1099cm-1)等官能团的特征振动，合成得到聚合物结构与分子设计预期的结果相符。
实施例3：
Figure S2008100480569D00043
与
Figure S2008100480569D00044
(m＝4)摩尔比为1.15∶1，甲苯为反应物总量的50％，加热到110℃，甲苯回流，反应8h，冷却，除去甲苯，得到大单体。苯酚与大单体质量比为1.2∶1配成水溶液(质量分数为60％)，甲醛为苯酚和大单体总质量的2倍；调节溶液pH＝12.5，温度控制70～90℃；缓慢滴加甲醛，1～1.5h滴完，滴完后调节pH＝8，保持温度80～90℃3h左右，再自然冷却，调节pH＝7，得到本发明的减水剂。该减水剂对水泥有较好的分散效果，掺量为1％时，水泥净浆流动度可达到300mm，1h基本不损失，减水率达到30％。
如图3所示，在红外图谱中可以明确的发现聚氧烷基(2500cm-1～3300cm-1)、磺酸基团(1039cm-1、619cm-1)、羧基(1577cm-1、1248cm-1)、羟基(1099cm-1)等官能团的特征振动，合成得到聚合物结构与分子设计预期的结果相符。

Claims (2)

1.一种聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂，由下法制得：以甲苯作为溶剂，并在110～120℃甲苯回流条件下，对氨基苯磺酸钠与分子式为
Figure FSB00000159946300011
m＝4～35的聚氧乙烯醚反应8～10h，脱水生成大单体
Figure FSB00000159946300012
将苯酚与大单体混合配制成pH＝9.5～12.5质量分数为40～60％的水溶液，控制温度70～90℃，1～1.5h内滴加甲醛，滴加完甲醛后调节pH＝7.5～9.5，保温2.5～4.5h，中和至pH＝7，得到聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂；其中对氨基苯磺酸钠与聚氧乙烯醚摩尔比为(1.05～1.15)∶1；苯酚与大单体质量比为(0.5～1.5)∶1；甲醛为苯酚和大单体总质量的1.1～2.5倍。
2.权利要求1所述的聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂的制备方法，其特征在于：一：以甲苯作为溶剂，并在110～120℃甲苯回流条件下，对氨基苯磺酸钠与分子式为
Figure FSB00000159946300013
m＝4～35的聚氧乙烯醚反应8～10h，脱水生成大单体
Figure FSB00000159946300014
对氨基苯磺酸钠与聚氧乙烯醚摩尔比为(1.05～1.15)∶1；
二：将苯酚与大单体混合配制成pH＝9.5～12.5质量分数为40～60％的水溶液，控制温度70～90℃，1～1.5h内滴加甲醛，滴加完甲醛后调节pH＝7.5～9.5，保温2.5～4.5h，中和至pH＝7，得到权利要求1所述聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂；其中苯酚与大单体质量比为(0.5～1.5)∶1；甲醛为苯酚和大单体总质量的1.1～2.5倍。
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