CN103172798A

CN103172798A - 一种高性能聚羧酸减水剂的制备方法

Info

Publication number: CN103172798A
Application number: CN2012105941110A
Authority: CN
Inventors: 韩兆让; 王宏; 田卫星; 王岩
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2013-06-26

Abstract

本发明涉及一种高性能聚羧酸减水剂的制备方法，属于建筑材料混凝土外加剂技术领域。其制备方法：将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸单烷基酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸和丙烯酰胺在水溶液中经水溶性引发剂引发自由基共聚而成。该发明所采用的马来酸单烷基酯可提高整体反应活性及聚合物的有序性，同时可降低产品价格，简化合成工艺。采用该制备方法所制备的减水剂具有高减水、高分散的优点；可在-10℃使用；通过马来酸单烷基酯缓释作用可以提高其保坍性；所使用的原料价廉易得，具有广阔的发展前景。

Description

一种高性能聚羧酸减水剂的制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种高性能聚羧酸减水剂的制备方法。

技术背景

聚羧酸减水剂从减水率、掺量、分散性及保坍性等各个方面全面超越了萘系减水剂，成为了减水剂市场的主流。

中国发明专利CN101186460A公开了一种聚羧酸减水剂的合成方法，该方法以烯丙基聚乙二醇、马来酸酐、丙烯酸甲酯为主要原料，使用过硫酸铵为引发剂，在水溶液中进行自由基共聚，得到具有良好分散性的聚羧酸减水剂，但过量的马来酸酐会在产品中析出，影响产品的质量与外观。中国发明专利CN101845121A说明书中公开了以两种不同分子量(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯大单体、马来酸酐、丙烯酸等为原料，采用氧化还原引发体系进行聚合反应合成聚羧酸高效减水剂。但由于马来酸酐活性较低，所得的聚合物中的含量较少，减水效率不高，生产成本较高。中国发明专利CN102617063A公开了一种烯丙基聚乙二醇醚类聚羧酸减水剂及合成方法，该方法以烯丙基醚类聚乙二醇大单体、马来酸酐、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为主要原料，以水溶性氢过氧化物为引发剂、过渡金属盐为催化剂，在2.5-6.0的pH范围内引发聚合合成了一种聚羧酸高效减水剂。该专利在一定程度上提高了聚合物中马来酸的含量，但没有从根本上解决马来酸酐聚合活性低，聚合物有序性差的问题。由于马来酸酐对称性好，双键难以打开，现有专利技术均存在马来酸酐影响聚合活性，合成的聚合物有序性差的问题。

发明内容

本发明提供了一种高性能聚羧酸减水剂，其化学结构式为：

所采用的马来酸单烷基酯具有双键不对称性可提高整体聚合反应活性，使生成的聚合物减水剂有序性增强，从而提高减水剂的减水率，降低减水剂掺量，增强减水剂的分散能力。

本发明的制备方法为将甲基烯丙基聚氧乙烯醚与马来酸单烷基酯放入带搅拌桨的四颈瓶中，加入去离子水搅拌溶解，将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸类单体、丙烯酰胺与水溶性引发剂溶于去离子水中滴入反应体系，反应温度为60℃-80℃，通入氮气恒温搅拌反应4-8小时，反应结束后用30％氢氧化钠水溶液将母液调节至PH＝6-8。制备该聚羧酸减水剂的反应方程式为：

反应单体及引发剂占反应物总重量的百分含量在下述范围内：

各反应物占反应物总重量的百分含量总和为100％

所使用的甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量在800-2400之间。

所使用的丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸或衣康酸。

所使用的马来酸单烷基酯的结构式如下：

其中，X包括1-18饱和烷基基团。

所使用的水溶性引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或偶氮二异丁基脒盐酸盐，添加量为反应物总重量的0.5％-1.5％，引发温度为60℃-80℃，添加方法为将其与丙烯酸类单体、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于反应物总重量100％-120％的去离子水中在1-2小时内滴加入反应瓶中。

所使用的溶剂为去离子水，添加量为反应物总重量的150％-200％。

反应时间为4-8小时，反应温度为60℃-80℃，反应结束后使用30％氢氧化钠水溶液将母液中和至PH＝6-8。

具体实施方式

实施例1

取分子量为2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚56.230g、马来酸单甲酯4.612g放入带有搅拌桨的四颈瓶中，加入26g去离子水搅拌溶解，取2.580g丙烯酸、2.457g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和1.1g过硫酸铵溶于74g去离子水中，在1小时内滴加入四颈瓶中，同时升温至80℃，通氮气搅拌反应6小时，反应结束后用30％氢氧化钠水溶液将母液中和至PH＝8可得高性能聚羧酸减水剂。

实施例2

取分子量为800的甲基烯丙基聚氧乙烯醚28.510g、马来酸单乙酯2.326g放入带有搅拌桨的四颈瓶中，加入18g去离子水搅拌溶解，取0.855g甲基丙烯酸、0.421g丙烯酰胺、1.229g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和0.5g过硫酸钠溶于49g去离子水中，在1小时内滴加入四颈瓶中，同时升温至70℃，通氮气搅拌反应8小时，反应结束后用30％氢氧化钠水溶液将母液中和至PH＝6可得高性能聚羧酸减水剂。

实施例3

取分子量为1200的甲基烯丙基聚氧乙烯醚28.808g、马来酸单丁酯1.560g放入带有搅拌桨的四颈瓶中，加入20g去离子水搅拌溶解，取1.296g衣康酸、0.426g丙烯酰胺、1.242g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和0.250g过硫酸铵溶于30g去离子水中，在2小时内滴加入四颈瓶中，同时升温至70℃，通氮气搅拌反应8小时，反应结束后用30％氢氧化钠水溶液将母液中和至PH＝7可得高性能聚羧酸减水剂。

实施例4

取分子量为2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚29.067g、马来酸单十八烷基酯1.470g放入带有搅拌桨的四颈瓶中，加入17g去离子水搅拌溶解，取0.820g甲基丙烯酸、3.552g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和0.3g偶氮二异丁基脒盐酸盐溶于33g去离子水中，在2小时内滴加入四颈瓶中，同时升温至80℃，通氮气搅拌反应8小时，反应结束后用30％氢氧化钠水溶液将母液中和至PH＝7.5可得高性能聚羧酸减水剂。

实施例5

取分子量为1200的甲基烯丙基聚氧乙烯醚28.820g、马来酸单丙酯1.560g放入带有搅拌桨的四颈瓶中，加入14g去离子水搅拌溶解，取0.857g甲基丙烯酸、1.240g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和0.170g偶氮二异丁基脒盐酸盐溶于36g去离子水中，在2小时内滴加入四颈瓶中，同时升温至75℃，通氮气搅拌反应8小时，反应结束后用30％氢氧化钠水溶液将母液中和至PH＝8可得高性能聚羧酸减水剂。

Claims

1.一种聚羧酸减水剂，其特征在于具有如下化学结构式：

其中：a＝2～10，b＝2～20，c＝0～5，d＝2～16，e＝4～15，n＝18～54。

2.一种聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，化学反应方程式如下：

3.一种聚羧酸减水剂，其特征在于所使用的马来酸单烷基酯的结构式如下：

其中，X包括1-18饱和烷基基团。

4.一种聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将甲基烯丙基聚氧乙烯醚和马来酸单烷基酯加入带搅拌桨的四颈瓶中，加入去离子水搅拌溶解，将丙烯酸类单体、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和引发剂溶于去离子水在1-2小时内加入反应瓶中，控制温度在60℃-80℃进行自由基共聚，反应时间控制在6-8小时。

5.根据权利要求4所述的制备方法，反应单体及引发剂占反应物总重量的百分含量在下述范围内：

各反应物占反应物总重量的百分含量总和为100％。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于使用的甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量在800-2400之间。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述的丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸或衣康酸。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于使用的水溶性引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或偶氮二异丁基脒盐酸盐，添加量为反应物总重量的0.5％-1.5％，引发温度为60℃-80℃，添加方法为将引发剂与丙烯酸类单体、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于反应物总重量的100％-120％去离子水中在1-2小时内滴入反应瓶中。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，使用的溶剂为去离子水，添加量为反应物总重量的150％-200％。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于反应时间4-8小时，反应温度60℃-80℃，反应结束后用30％氢氧化钠水溶液将母液中和至PH＝6-8。