CN102516474A

CN102516474A - 用作聚羧酸系混凝土减水剂的共聚物的制备方法

Info

Publication number: CN102516474A
Application number: CN2011104609918A
Authority: CN
Inventors: 朱学文; 舒建生; 徐兴建
Original assignee: Shanghai Duolun Chemical Co Ltd
Current assignee: Shanghai Duolun Chemical Co Ltd
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-31
Also published as: CN102516474B

Abstract

一种用作聚羧酸系混凝土减水剂的共聚物的制备方法，将单体A、B、C、D和E经共聚反应制得产品。A为烯丙基聚乙二醇醚或甲基烯丙基聚乙二醇醚；B为马来酸酐；C为丙烯酸或甲基丙烯酸；D为2-丙烯酰胺；E为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。制备过程依次包括：1)单体A、B和D配制成混合物的水溶液；2)向混合物水溶液中滴加单体C、E和引发剂进行共聚反应，反应温度为60～90℃，滴加持续时间控制为3.0～5.0小时，随后继续反应1.0～3.0小时；3)中和反应产物得产品。以摩尔份计，当A为1.0，B为0.4～2.0，C为1.0～3.0，D为0.1～1.0；(A+B+C+D)∶E为100∶(0.5～1.8)。

Description

用作聚羧酸系混凝土减水剂的共聚物的制备方法

技术领域

本发明涉及一种用作混凝土减水剂的共聚物的制备方法，特别涉及用作聚羧酸系混凝土减水剂的共聚物的制备方法。

背景技术

减水剂是一种重要的混凝土外加剂，它可以大大降低混凝土的水灰比，增加流动度，改善混凝土的施工性能，提高混凝土的强度和耐久性。早期常用的减水剂主要有萘磺酸甲醛缩合物、三聚氰胺甲醛缩合物、氨基磺酸盐等几类，但这几类减水剂在实际应用中存在着塌落度损失大、减水率相对较低、环境污染严重等问题。聚羧酸系减水剂是新一代高性能减水剂，具有掺量低、减水率高、坍落度损失控制好、分子结构设计可塑性强等优点，而且生产过程中基本无“三废”排放，不会造成环境污染。如中国专利ZL97126334.5，ZL00103594.0，ZL00127294.2等均推出了具有各自特色的聚羧酸系减水剂。

聚羧酸系减水剂的性能特点主要得益于它们多带有丰富的侧链，可形成理想的梳形分子结构；另一方面，聚羧酸系减水剂分子链上存在较多外露的强负电极性基团，如羧基、酰胺基等，强负电极性基团的静电排斥作用可促使水泥颗粒较好地保持分散状。但一般随着时间的推移，强负电极性基团容易被水泥颗粒包裹而失去静电排斥作用，因此现有的聚羧酸系减水剂在分散保持性方面仍不十分理想，如净浆流动度的经时损失往往较为明显。

发明内容

本发明提供了一种新的用作聚羧酸系混凝土减水剂的共聚物的制备方法，制得的共聚物用作聚羧酸系混凝土减水剂表现出更为良好的分散保持性，从而解决了现有技术存在的技术问题。

以下是本发明具体的技术方案：

一种用作聚羧酸系混凝土减水剂的共聚物的制备方法，该方法包括将单体A、B、C、D和E经共聚反应制得共聚物产品。其中A为烯丙基聚乙二醇醚或甲基烯丙基聚乙二醇醚，其重均分子量为800～4000；B为马来酸酐；C为丙烯酸或甲基丙烯酸；D为2-丙烯酰胺；E为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。制备过程依次包括：

1)单体A、B和D混合，并配制成混合物的水溶液，溶液浓度以A、B和D总量计为60～80wt％；

2)同时向过程1)配制好的混合物水溶液中缓慢并连续地滴加单体C、E和引发剂，以进行共聚反应，反应温度为60～90℃，滴加持续时间控制为3.0～5.0小时，滴加结束后继续反应1.0～3.0小时，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾，引发剂加入量以单体A为基准，为0.5～3.0wt％；

3)反应结束后将反应产物中和至pH值为6.0～8.0，遂得共聚物产品。

上述过程中各单体的投料比为：

以摩尔份计，当A为1.0，B为0.4～2.0，C为1.0～3.0，D为0.1～1.0；而，(A+B+C+D)∶E为100∶(0.5～1.8)；

共聚物的重均分子量控制为20000～50000。

上述各单体的配比中当A为1.0，B最好为0.4～1.5，C最好为1.4～2.0，D最好为0.5～0.8；(A+B+C+D)∶E最好为100∶(0.8～1.3)。

上述共聚物的重均分子量最好控制为25000～35000。

本发明通过对聚合单体的合理选择，使制得的共聚物具有非常理想的分子结构，主链由马来酸酐、2-丙烯酰胺、丙烯酸、(甲基)烯丙基构成，侧链由亲水性活性基团聚乙二醇链构成。当聚合物分子吸附在水泥颗粒上时，主链上的极性基团羧酸基提供静电排斥力而具分散作用，亲水性的聚乙二醇支链伸展在液相中产生空间位阻效应而保持流动性。其关键还在于聚合物分子量中引入了N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，即单体E。N，N’-亚甲基双丙烯酰胺相当于一种交联剂，能使相邻的主链交联，这种交联结构会在水-水泥体系的碱性条件下发生缓慢水解，逐渐释放出具有静电排斥力的基团。当主链上的极性基团因水泥颗粒的包裹而失去静电排斥力时，新释放的极性基团能适时发挥作用，于是分散性能的经时损失便得到了缓解。

引发剂除列举的以外还可选择其它常用引发剂；过程2)滴加单体C、E和引发剂时，如滴加物量较少，可用水适当稀释后再行滴加，以使滴加时间更易控制和保证滴加均匀进行；调整单体中醚和酸的投料比以及引发剂的加入量可实现对共聚物分子量的控制，所有这些都是本领域所熟悉的。

与现有技术相比，本发明的优点是制得的减水剂在低掺量的情况下仍能赋予混凝土良好的分散保持性，净浆流动度经时损失的控制明显优于一般的聚羧酸系减水剂。

下面结合实施例对本发明的细节作进一步的描述，由于本发明的关键在于单体的选择以及配比的确定，其它如反应时间、反应温度、反应物水溶液的配制、引发剂的选用和加入量等等都与现有技术基本相同，并为本领域的技术人员所熟知，因此实施例和比较例将注重单体选择以及配比的实验数据列举。

具体实施方式

一、共聚物的合成

【实施例1～10】

合成反应在容积为800mL并带有搅拌器、温度计、滴液漏斗的玻璃反应器中进行。

1)将所需量的单体A、B和D投入反应器，适当加热并启动搅拌，将单体配制成混合物的水溶液。溶液浓度以A、B和D总量计控制为60～80wt％；

2)系统加热升温至反应温度，同时向反应器中缓慢并连续地滴加用水稀释的单体C、E和引发剂过硫酸铵，开始共聚反应。反应温度控制为60～90℃，滴加持续时间控制为3.0～5.0小时，滴加结束后继续反应1.0～3.0小时。引发剂加入量以单体A为基准，为0.5～3.0wt％；

3)反应结束后待反应产物冷却，再用20wt％的NaOH水溶液将反应产物中和至pH值为6.0～8.0，遂得共聚物产品。

【比较例1～3】

除过程2)中不加入单体E外，其余同实施例1～10。

各实施例和比较例选择的单体见表1，各单体的投料比和共聚物重均分子量控制见表2、3。

表1.

表2.

表3.

二、分散保持性评价

将各实施例和比较例得到的共聚物(减水剂)进行净浆流动度经时损失的测试，测试条件为：取P.O42.5级万荣牌水泥300克，以水灰比0.29伴制水泥浆，加入减水剂，减水剂折固掺量为0.15wt％。测试方法按GB/T 8077-2000，结果见表4。

表4.

Claims

1.一种用作聚羧酸系混凝土减水剂的共聚物的制备方法，该方法包括将单体A、B、C、D和E经共聚反应制得共聚物产品，其中A为烯丙基聚乙二醇醚或甲基烯丙基聚乙二醇醚，其重均分子量为800～4000；B为马来酸酐；C为丙烯酸或甲基丙烯酸；D为2-丙烯酰胺；E为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；制备过程依次包括：

3)反应结束后将反应产物中和至pH值为6.0～8.0，遂得共聚物产品；

上述过程中各单体的投料比为：

共聚物的重均分子量控制为20000～50000。

2.根据权利要求1所述的共聚物的制备方法，其特征在于所述的各单体的配比中当A为1.0，B为0.4～1.5，C为1.4～2.0，D为0.5～0.8。

3.根据权利要求1所述的共聚物的制备方法，其特征在于所述的各单体的配比中(A+B+C+D)∶E为100∶(0.8～1.3)。

4.根据权利要求1所述的共聚物的制备方法，其特征在于所述的共聚物的重均分子量控制为25000～35000。