CN104177556B - 一种稳塑剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稳塑剂及其制备方法，由四组分单体在引发剂存在下进行共聚反应而得，其中，组分A是烯基聚醚丙烯酸酯，组分B是烯基聚醚，组份C为甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸、马来酸酐及其相应的盐中的一种或两种的混合物；组份D为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N‑羟甲基丙烯酰胺中的一种；组分A的质量占单体的1%～10%；共聚反应温度为60～95℃，时间4～8小时；采用氧化还原体系引发，引发剂的总质量为单体总质量的0.1%～8%；共聚反应完成后，向共聚产物中加入氢氧化钠中和，调节pH值至7～8。本发明制备的稳塑剂具有良好的分散和保水性，保塑性好，用于砂浆，可塑时间长达24—48小时，是一种环保型的产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥砂浆添加剂，具体涉及一种用于控制水泥硬化速度的稳塑剂，以及稳塑剂的制备方法。
背景技术
随着国家基础设施和城镇化建设的突飞猛进，节能降耗的环保工艺和产品越来越得到人们的重视。此前砂浆现场拌制会出现大量的粉尘污染，而且制备的砂浆由于计量上的原因随意性很大，砂浆质量难以保证。干粉砂浆生产需要将砂子烘干，消耗大量资源，因而成本高，现场搅拌也产生粉尘污染。
2007年，国家六部局发布了《关于在部分城市限期禁止现场搅拌砂浆工作的通知》，禁止在施工现场使用水泥搅拌砂浆工作，要求在工程中使用预拌砂浆。这一规定被称为“砂浆禁现”。然而，干混砂浆的很多特点无法满足普通砂浆大面积推广的要求，同时，其生产设备等投资过大、成本过高。
为了成功解决砂浆禁现的难题，让湿拌砂浆变成可能，需要研发用于控制水泥硬化速度的稳塑剂。
稳塑剂应当能使砂浆具有下列特性：良好的塑性保持性，以实现24—48小时内都能施工；砂浆上墙后10小时内能凝结，不影响后期强度。因此，这类产品的研发对于砂浆禁现工作有着重要意义。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种稳塑剂，以适用于湿拌砂浆，使湿拌砂浆具有良好的塑性保持性，同时不影响后期强度。本发明的另一发明目的是提供这种稳塑剂的制备方法。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种稳塑剂的制备方法，由共聚单体在引发剂存在、通氮气和搅拌条件下在水中进行共聚反应而得。
所述共聚单体由组分A、组分B、组分C和组分D构成，组分A的质量占单体总质量的1%～10%，其中，
组分A：分子量为400～1500的烯基聚醚丙烯酸酯，其结构式为：
R1-O-（C2H4O）m-OCCH=CH2
式中，R1为碳原子数3～6的烯基；m为整数；
组分B：分子量为2000～4500的烯基聚醚，其结构式为：
R2-O-（C2H4O）n H
式中，R2为碳原子数3～6的烯基；n为整数；
组份C：为甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸、马来酸酐及其相应的盐中的一种或两种的混合物；
组份D：为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺中的一种；
所述共聚反应温度为60～95℃，时间4～8小时；
所述共聚反应的引发方式为氧化还原体系引发，引发剂的总质量为单体总质量的0.1%～8%；
共聚反应完成后，向共聚产物中加入氢氧化钠中和，调节pH值至7～8。
上述技术方案获得的产品为液体，也可以制备粉末产品，其方法是，进一步，调节pH值后获得的产物经喷雾干燥制成粉末。
优先的技术方案，所述组分A的质量占单体总质量的1.5%～5%。由此获得的稳塑剂具有更高的保塑效果。
进一步的技术方案，先在水中加入组分B、组分C、组分D，达到所述共聚反应温度后滴加引发剂，反应进行110～130分钟时加入所述组分A。从而能有效地控制聚合物的分子量。
组分A在聚合时生成可控的交联，提高了稳塑剂的分散性，表现在砂浆产品的性能上可提高保塑效果。
上述技术方案中，所述引发剂由氧化剂和还原剂构成，所述氧化剂选自过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、双氧水中的一种或两种；还原剂选自亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、维生素C中的一种或两种。
本发明公开了采用上述制备方法制备获得的稳塑剂。
所述稳塑剂的重均分子量为30000～80000。
在实际制备过程中，可以在反应釜中预先放入水，随后加入组分B、组分C和组分D，在通氮气和搅拌条件下，将物料升温至共聚反应温度，然后同时分别滴加氧化剂、还原剂的水溶液到釜中，反应进行110～130分钟时一次性加入组分A，继续滴加引发剂水溶液进行共聚反应。滴加完毕后，保温一段时间，保证反应完全。
本发明的原理是：组份A、组份B、组分C与组份D进行共聚反应生产的稳塑剂。由于各分子的双键在引发剂的激发下进行聚合反应，生成了有机高分子聚合物。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明制备的稳塑剂质量稳定、性能优良，砂浆可塑时间长达24—48小时。
2、由于选用组份A烯基聚醚酯这种双端具有反应基团的原料作为大单体来合成稳塑剂，并且后期加入反应体系中，可有效地控制聚合物的分子量，使得合成的稳塑剂具有良好的分散和保水性，提高了其保塑性。
3、由于本聚合物具有类似聚羧酸减水剂结构，对砂浆也有减水功效，能提高砂浆强度。聚合物分子量高，表现在砂浆具有了保水性和增稠性。
4、由于本产品制备过程中不使用、不产生对环境、人体有害的物质，在使用过程中也不产生对环境、人体有害的物质，因而是一种环保型的产品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
在500毫升的四口烧瓶中加入300克去离子水，搅拌下加入105克烯丙醇聚氧乙烯醚2000（APEG-2000）、5克马来酸酐、10克丙烯酸、1克丙烯酰胺。加完后，开始通入氮气并升温，到80℃，同时滴加6克35%双氧水与40克去离子水配制的氧化剂溶液和1克亚硫酸钠及1克维生素C与25克去离子水配制的还原剂溶液，控制反应温度80--85℃。反应2小时后一次性加入3克甲基丙烯醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯（分子量为1000），剩余引发剂在3小时内同时滴加完，再恒温1小时。冷却到50℃左右用50%氢氧化钠溶液调节pH值到7.5即可。调节pH值后的产品亦能经喷雾干燥制成粉末。
实施例二：
在500毫升的四口烧瓶中加入300克去离子水，搅拌下加入105克异戊烯醇聚氧乙烯醚2400（TPEG-2400）、7.5克甲基丙烯酸、7.5克丙烯酸、1克甲基丙烯酰胺。加完后，开始通入氮气并升温，到70℃，同时滴加4克35%双氧水及2克过硫酸钾与40克去离子水配制的氧化剂溶液和1克焦亚硫酸钠及1克维生素C与25克去离子水配制的还原剂溶液，控制反应温度70--75℃，反应110分钟后一次性加入3克烯丙醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯（分子量为700）、剩余引发剂在3小时内同时滴加完，再恒温1小时。冷却到50℃左右用50%氢氧化钠溶液调节pH值到7.5即可，调节pH值后的产品亦能经喷雾干燥制成粉末。
实施例三：
在500毫升的四口烧瓶中加入300克去离子水，搅拌下加入105克甲基丙烯醇聚氧乙烯醚4000（HPEG-4000）、15克丙烯酸、1克N-羟甲基丙烯酰胺。加完后，开始通入氮气并升温，到70℃，同时滴加3克35%双氧水及3克过硫酸钠与40克去离子水配制的氧化剂溶液和2克亚硫酸氢钠与25克去离子水配制的还原剂溶液，控制反应温度70--75℃。反应130分钟后一次性加入3克异戊烯醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯（分子量为1300），剩余引发剂在3小时内同时滴加完，再恒温1小时。冷却到50℃左右用50%氢氧化钠溶液调节pH值到7.5即可，调节PH值后的产品亦能经喷雾干燥制成粉末。
由实施例一到三所制得的稳塑剂按照标准GB/T25181-2010预拌砂浆进行测试，测试项目有稠度、保水率、凝结时间（稳塑剂掺量折固为砂浆总质量的0.1%）。
各实施例的砂浆测试项目列于下表：
| 实 施 例 | 一 | 二 | 三 |
| 稠度 mm | 98 | 100 | 95 |
| 保水率 % | 95.2 | 93.1 | 95.6 |
| 凝结时间 h | 27 | 26 | 28 |
从表中可以看出，采用烯基聚醚丙烯酸酯生产的稳塑剂，砂浆稠度≥90mm，保水率≥90%，凝结时间≥24h，且对后期强度不产生影响。
Claims (6)
1.一种稳塑剂的制备方法，其特征在于：由共聚单体在引发剂存在、通氮气和搅拌条件下在水中进行共聚反应而得；
所述共聚单体由组分A、组分B、组分C和组分D构成，组分A的质量占单体总质量的1%～10%，其中，
组分A：分子量为400～1500的烯基聚醚丙烯酸酯，其结构式为：
R1-O-（C2H4O）m-OCCH=CH2
式中，R1为碳原子数3～6的烯基；m为整数；
组分B：分子量为2000～4500的烯基聚醚，其结构式为：
R2-O-（C2H4O）n H
式中，R2为碳原子数3～6的烯基；n为整数；
组份C：为甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸、马来酸酐及其相应的盐中的一种或两种的混合物；
组份D：为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺中的一种；
所述共聚反应温度为60～95℃，时间4～8小时；
先在水中加入组分B、组分C、组分D，达到所述共聚反应温度后滴加引发剂，反应进行110～130分钟时加入所述组分A；
所述共聚反应的引发方式为氧化还原体系引发，引发剂的总质量为单体总质量的0.1%～8%；
共聚反应完成后，向共聚产物中加入氢氧化钠中和，调节pH值至7～8。
2.根据权利要求1所述的稳塑剂的制备方法，其特征在于：调节pH值后获得的产物经喷雾干燥制成粉末。
3.根据权利要求1所述的稳塑剂的制备方法，其特征在于：所述组分A的质量占单体总质量的1.5%～5%。
4.根据权利要求1所述的稳塑剂的制备方法，其特征在于：所述引发剂由氧化剂和还原剂构成，所述氧化剂选自过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、双氧水中的一种或两种；还原剂选自亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、维生素C中的一种或两种。
5.采用权利要求1所述制备方法制备获得的稳塑剂。
6.根据权利要求5所述的稳塑剂，其特征在于：所述稳塑剂的重均分子量为30000～80000。
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