CN104371076B - 一种常温合成聚羧酸减水剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常温合成聚羧酸减水剂的方法，制备方法包括以下步骤:1)常温下，将不饱和聚氧乙烯醚和水加入反应釜搅拌；2)同时滴加A液和B液，A液为不饱和羧酸或酸酐、还原剂及链转移剂的混合水溶液，滴加时间为3‑3.5h，B液为氧化剂水溶液，滴加时间为2‑2.5h；3)滴加完熟化1h，加入氢氧化钠溶液，调整pH值至5‑7。本发明的聚羧酸减水剂在常温下以水为溶剂通过自由基聚合得到。整个合成过程无需加热，节约能源，减少污染，且减水性能优于国内外产品，能够在工业生产中大量应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种常温合成聚羧酸减水剂的方法，属于混凝土外加剂技术领域。
背景技术
在建筑材料中，混凝土是用量最大且应用最广泛的，而作为混凝土第五组分的聚羧酸高性能减水剂由于其分散性能好，减水率高，可塑性好等优点倍受学术界关注，并在近些年得到迅速推广，应用于铁路、公路、桥梁、隧道、水电、海港、机场、码头、民用等重大工程中。
随着不可再生能源的不断消耗，地球将会面临能源枯竭。通常聚羧酸系减水剂的合成需要高温加热才能得到，工艺复杂，同时对反应设备的要求也高，如何减少聚羧酸系减水剂合成中的能源消耗成为聚羧酸合成面临的一个重要问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种在常温下合成出高性能的聚羧酸减水剂的方法，降低能源消耗，提高有效成分含量，并将之应用于工业生产。
本发明解决其技术问题采用的技术方案为：
一种常温合成聚羧酸减水剂的方法，其原料包括如下质量份数的组分：不饱和聚氧乙烯醚大单体100份，不饱和羧酸或酸酐类单体5-18份，氧化剂0.5-3份，还原剂0.01-0.3份，链转移剂0.05-0.8份，氢氧化钠1-5份。
进一步的，其包括如下步骤：
步骤1）在25℃-35℃下，将不饱和聚氧乙烯醚大单体和水以质量比1：3加入反应釜，以85-95r/min搅拌；
步骤2)在搅拌的同时，滴加A液和B液，A液为所述不饱和羧酸或酸酐、还原剂及链转移剂的混合水溶液，滴加时间为3-3.5h，每小时均匀滴加30-50mL，B液为氧化剂水溶液，滴加时间为2-2.5h，每小时均匀滴加20-30mL；
步骤3)滴加完，熟化1h，加入氢氧化钠溶液，调整pH值至5-7。
优选的，所述不饱和聚氧乙烯醚大单体为甲基烯丙基聚氧乙烯醚或异戊烯醇聚氧乙烯醚。
优选的，所述不饱和聚氧乙烯醚大单体不饱和度大于0.37，重均分子量为2400。
优选的，所述不饱和羧酸或酸酐为丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸酐中的至少一种。
优选的，所述氧化剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过氧化氢或高锰酸中的至少一种。
优选的，所述还原剂为维生素C、硫酸亚铁、次亚磷酸钠、草酸或硫代硫酸钠中的至少一种。
优选的，所述链转移剂为巯基乙酸、2-巯基丙酸、3-巯基丙酸或甲基烯丙基磺酸钠中的至少一种。
优选的，所述氢氧化钠溶液采用质量浓度为40%的氢氧化钠水溶液。
本发明有益的技术效果是：本发明合成聚羧酸减水剂采用滴加方式，滴加前大单体不必全部溶解，边滴加边溶解，节省了单体的溶解时间，节省化料时间；采用常温下合成，整个合成过程无需加热，节约能源，无有害排放物，不会污染环境，能大量应用于工业生产。本方法合成的聚羧酸减水剂减水率高，明显优于同类产品。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段和操作流程简单明了，下面结合具体实施例做进一步的阐述。
实施例1：
将分子量2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚360g和270g的水加入四口瓶中搅拌20min。将39g丙烯酸、1.31g巯基乙酸和0.54g维生素C在86g水中溶解，混合均匀得到A液。将4.88g的双氧水和52g水混合得到B液。同时滴加A液和B液，其中A液滴加3h，B液滴加2h，滴加过程无需加热。滴加完毕后，熟化1h，之后加入13g质量分数40%的氢氧化钠溶液，加自来水调整溶液中所有溶质相对于水的质量浓度至40%，即得到实施例1的聚羧酸系减水剂。
实施例2：
将分子量2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚360g和270g的水加入四口瓶中搅拌20min。将42g甲基丙烯酸、1.40g巯基乙酸和0.60g维生素C在86g水中溶解，混合均匀得到A液。将5.04g的双氧水和52g水混合得到B液。同时滴加A液和B液，其中A液滴加3.5h，B液滴加2h，滴加过程无需加热。滴加完毕后，熟化1h，之后加入14g质量分数40%的氢氧化钠溶液，加自来水调整溶液中所有溶质相对于水的质量浓度至40%，即得到本发明的聚羧酸系减水剂。
实施例3：
将分子量2400的异戊烯醇聚氧乙烯醚360g和270g的水加入四口瓶中搅拌20min。将43g丙烯酸、1.59g巯基丙酸和0.66g维生素C在86g水中溶解，混合均匀得到A液。将4.92g的双氧水和52g水混合得到B液。同时滴加A液和B液，其中A液滴加3h，B液滴加2.5h，滴加过程无需加热。滴加完毕后，熟化1h，之后加入14g质量分数40%的氢氧化钠溶液，加自来水调整溶液中所有溶质相对于水的质量浓度至40%，即得到本发明的聚羧酸系减水剂母液。
实施例4-12
实施例4-12与实施例不同之处在于选用如表1的组分和重量份数配比。
表1 实施例4-12的组分和配比
本发明还可选用所述不饱和羧酸或酸酐类单体、氧化剂、还原剂和链转移剂内可选组分的任意自由组合，总质量份数符合本发明限制即可。
将上述实施例1-3中制得的减水剂与对比例1和2减水剂进行性能对比，实验采用P.O42.5鼎鑫水泥和P.O42.5冀东水泥对制得的减水剂进行净浆检测，检测方法参见GB-8077-2010，具体净浆流动数据见表2。
对比例1与实施例1原料相同，不同之处仅在于步骤2)在搅拌的同时，滴加A液和B液，A液为所述不饱和羧酸或酸酐、还原剂及链转移剂的混合水溶液，滴加时间为1h，每小时均匀滴加100mL，B液为氧化剂水溶液，滴加时间为0.5h，每小时均匀滴加100mL。
对比例2与实施例2原料相同，不同之处仅在于步骤2)在搅拌的同时，滴加A液和B液，A液为所述不饱和羧酸或酸酐、还原剂及链转移剂的混合水溶液，滴加时间为1h，每小时均匀滴加100mL，B液为氧化剂水溶液，滴加时间为0.5h，每小时均匀滴加100mL。
表2水泥净浆流动度
从表2水泥净浆流动度实验结果看出，3个实例常温制备的聚羧酸减水剂的减水效果较好，可以进行工业化生产应用。
本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (8)
1.一种常温合成聚羧酸减水剂的方法，其特征在于，其原料包括如下质量份数的组分：不饱和聚氧乙烯醚大单体100份，不饱和羧酸或酸酐类单体5-18份，氧化剂0.5-3份，还原剂0.01-0.3份，链转移剂0.05-0.8份，氢氧化钠1-5份；
制备工艺具体包括如下步骤：
步骤1）在25℃-35℃下，将不饱和聚氧乙烯醚大单体和水以质量比1：3加入反应釜，搅拌；
步骤2)在搅拌的同时，滴加A液和B液，A液为所述不饱和羧酸或酸酐、还原剂及链转移剂的混合水溶液，滴加时间为3-3.5h，每小时均匀滴加30-50mL，B液为氧化剂水溶液，滴加时间为2-2.5h，每小时均匀滴加20-30mL；
步骤3)滴加完，熟化1h，加入氢氧化钠溶液，调整pH值至5-7。
2.根据权利要求1所述的一种常温合成聚羧酸减水剂的方法，其特征在于，所述不饱和聚氧乙烯醚大单体为甲基烯基聚氧乙烯醚或异戊烯醇聚氧乙烯醚。
3.根据权利要求2所述的一种常温合成聚羧酸减水剂的方法，其特征在于，所述不饱和聚氧乙烯醚大单体不饱和度大于0.37，重均分子量为2400。
4.根据权利要求1所述的一种常温合成聚羧酸减水剂的方法，其特征在于，所述不饱和羧酸或酸酐为丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸酐中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种常温合成聚羧酸减水剂的方法，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过氧化氢或高锰酸中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种常温合成聚羧酸减水剂的方法，其特征在于，所述还原剂为维生素C、硫酸亚铁、次亚磷酸钠、草酸或硫代硫酸钠中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种常温合成聚羧酸减水剂的方法，其特征在于，所述链转移剂为巯基乙酸、2-巯基丙酸、3-巯基丙酸或甲基烯丙基磺酸钠中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种常温合成聚羧酸减水剂的方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液采用质量浓度为40%的氢氧化钠水溶液。
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