CN102911324B - 一种制备马来酸酐类聚羧酸减水剂的方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备马来酸酐类聚羧酸减水剂的方法和用途。具体步骤为将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐、去离子水和含磺酸根单体加入反应釜，在不断搅拌下，将反应釜温度升到60-85℃，当反应釜稳定在60-85℃后，不断搅拌下，一次性加入过硫酸铵；然后，反应釜在60-85℃下保温4到7小时；之后降温到50℃，将一定量的液碱加入反应釜中，使其pH为5.5-6，即可。本发明还保护制备得到的马来酸酐类聚羧酸减水剂及其用途。本方法制备的马来酸酐类聚羧酸减水剂反应条件适宜，工艺简洁，减少了操作步骤，高效，成本低，环保、适用于规模化工业生产方法，且减水剂性能优异，具有良好的保坍缓释性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料中混凝土外加剂技术领域，特别是涉及聚羧酸系高性能减水剂的“一锅法”制备方法，尤其涉及马来酸酐类聚羧酸减水剂的制备方法。
背景技术
聚羧酸减水剂以其优异的性能和绿色环保的特点受到了业内人事越来越多的重视。目前，国内主要研究的产品有酯类和醚类聚羧酸减水剂。酯类聚羧酸减水剂主要以（甲基）丙烯酸、单甲氧基聚乙二醇（MPEG）为主要材料；此类产品虽然性能优异，但是由于必须先进行酯化再聚合，所以其成本和生产工艺均较复杂。而醚类聚羧酸减水剂主要原料为不饱和聚醚（APEG或TPEG）、不饱和羧酸和不饱和羧酸衍生物等；相比酯类聚羧酸减水剂，其不但节约了成本而且缩短了工艺流程。
但是，现有的醚类聚羧酸减水剂的生产工艺仍存在着不足。例如不饱和羧酸一般均具有一定的挥发性且价格较高，而专利CN101830663A在醚类聚羧酸减水剂的基础上，研发出马来酸酐类聚羧酸减水剂，其不含有挥发性一元羧酸，有效地降低了生产过程中对环境的污染，但是其采用了滴定工艺。这样不但提高了成本，而且对整个工艺流程控制也增加了难度。而专利CN101786824采用一步法的方法制备了聚羧酸减水剂，但是其配方需加入丙烯酸等不饱和一元羧酸单体，不仅提高了成本，而且对环境也会产生一定的负面影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种易于操作且更廉价环保的聚羧酸减水剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供一种马来酸酐类聚羧酸减水剂的制备方法。具体如下：
包括如下步骤：
将甲基烯丙基聚氧乙烯醚（TPEG）、马来酸酐、去离子水和含磺酸根单体加入反应釜，在不断搅拌下，将反应釜温度升到60-85℃，
当反应釜稳定在60-85℃后，不断搅拌下，一次性加入过硫酸铵；然后，反应釜在60-85℃下保温4到7小时；之后降温到50℃，将一定量的液碱加入反应釜中，使其pH 为5.5-6，即可。
所述的原料组成及质量份数如下：
（1）甲基烯丙基聚氧乙烯醚 86-92份；
（2）马来酸酐 7.5-13份；
（3）含磺酸根单体 0.5-1份；
（4）去离子水 125-200份；
（5）过硫酸铵 0.25-0.4份；
（6）液碱 加入量根据最终pH值定，调节最终pH到5.5-6。
其中：(1)、(2)、（3）的总量为100份。
所述含磺酸根单体是选自甲基丙烯磺酸钠、丙烯磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种或一种以上混合物。
所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚（TPEG）的数均分子量在2300-2500g/cm3之间；TPEG的分子式是：
CH2=C (CH3)CH2CH2O(CH2CH2O)m(CH2CHCH3O)nH，其中m、n均为正整数。
所述液碱是NaOH或KOH水溶液的一种或两种混合。此处并不限于这两种碱溶液。
本发明还保护上述方法制备得到的马来酸酐类聚羧酸减水剂。
本发明还保护上述方法制备得到的马来酸酐类聚羧酸减水剂用作混凝土减水剂的用途。
本发明实施例结果表明，采用“一锅法”制备的马来酸酐类聚羧酸减水剂与采用滴定工艺制备的效果相当；本发明反应条件适宜，工艺简洁，减少了操作步骤，高效，成本低，适用于规模化工业生产方法，且减水剂性能优异，具有良好的保坍缓释性能。
同时，本发明“一锅法”制备的马来酸酐类聚羧酸减水剂所用试剂中，没有使用价格较高且易自聚易挥发的丙烯酸，使用的是马来酸酐。马来酸酐单价大约为八千块每吨，丙烯酸大约为一万四千块每吨。本发明的马来酸酐相比丙烯酸来说降低了成本，且对环境的影响相比丙烯酸小，更环保。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1：PC-1号马来酸酐类聚羧酸减水剂的制备
在配有搅拌器的反应釜内加入92g TPEG、7.5g 的马来酸酐，125g 的去离子水和0.5g的AMPS，升温到60-65℃，然后加入0.25g 过硫酸铵。60-65℃保温4h后，降温到50℃，再加入液碱调节溶液pH 为5.5-6。所得样品记录为PC-1。
实施例2 PC-2号马来酸酐类聚羧酸减水剂的制备
在配有搅拌器的反应釜内加入91.9g TPEG、7.5g 的马来酸酐，145g 的去离子水和0.6g的AMPS，升温到70-75℃，然后加入0.4g 过硫酸铵。70-75℃保温7h后，降温到50℃，再加入液碱调节溶液pH 为5.5-6。记录样品为PC-2。
实施例3 PC-3号马来酸酐类聚羧酸减水剂的制备
在配有搅拌器的反应釜内加入90.3g TPEG，9.2g 的马来酸酐,0.5g的甲基丙烯磺酸钠和125g 的去离子水，升温到70-75℃，然后加入0.28g 过硫酸铵。70-75℃保温5h后，降温到50℃，再加入液碱调节溶液pH 为5.5-6。记录样品为PC-3。
实施例4 PC-4号马来酸酐类聚羧酸减水剂的制备
在配有搅拌器的反应釜内加入86g TPEG、1g的AMPS、13g 的马来酸酐和200g 的去离子水，升温到80-85℃，然后加入0.4g 过硫酸铵。80-85℃保温5h后，降温到50℃，再加入液碱调节溶液pH 为5.5-6。记录样品为PC-4。
实施例5 对比样品的制备
在配有搅拌器的反应釜内加入91.9gTPEG、7.5g 的马来酸酐和95g 的去离子水；反应釜升温到70-75℃，然后同时滴加引发剂溶液（0.4g的过硫酸铵溶于25g去离子水）和AMPS溶液（0.6g的AMPS溶于25g水），控制在1-4小时滴完。70-75℃保温5h后，降温到50℃，再加入液碱调节溶液pH 为5.5-6。记录样品为对比样。
实施例6各种制备的马来酸酐类聚羧酸减水剂的效果比较试验
试验测定了同掺量下5个实施例的净浆流动度。按照GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行，W/C=0.29，掺量为折固掺量。试验结果见表1：
表1为不同水泥净浆流动性能结果表
以上结果表明，在其他实验条件相同的情况下（PC-2和对比样），采用“一锅法”制备的马来酸酐类聚羧酸减水剂与采用滴定工艺制备的效果相当。从表中也可以看出，四个实施例所制备得到的减水剂与对比样的效果相当。
本发明反应条件适宜，工艺简洁，减少了操作步骤，高效，成本低，适用于规模化工业生产方法，且减水剂性能优异，具有良好的保坍缓释性能。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种制备马来酸酐类聚羧酸减水剂的方法，其特征在于，具体步骤如下：
将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐、去离子水和含磺酸根单体加入反应釜，在不断搅拌下，将反应釜温度升到60-85℃，
当反应釜稳定在60-85℃后，不断搅拌下，一次性加入过硫酸铵；然后，反应釜在60-85℃下保温4到7小时；之后降温到50℃，将一定量的液碱加入反应釜中，使其pH 为5.5-6，即可；所述原料组成及质量份数如下：
（1）甲基烯丙基聚氧乙烯醚 86-92份；
（2）马来酸酐 7.5-13份；
（3）含磺酸根单体 0.5-1份；
（4）去离子水 125-200份；
（5）过硫酸铵 0.25-0.4份
液碱 加入量根据最终pH值定，调节最终pH到5.5-6；
其中：(1)、(2)、（3）的总量为100份；所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚的数均分子量在2300-2500g/cm3之间；TPEG的分子式是：
CH2=C (CH3)CH2CH2O(CH2CH2O)m(CH2CHCH3O)nH，其中m、n均为正整数；所述含磺酸根单体是选自甲基丙烯磺酸钠、丙烯磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种或一种以上混合物，所述液碱是NaOH或KOH水溶液的一种或两种混合。
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