CN104497223A

CN104497223A - 一种用含磷化合物做链转移剂常温合成减水剂及制备方法

Info

Publication number: CN104497223A
Application number: CN201410811635.XA
Authority: CN
Inventors: 李鼎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2015-04-08

Abstract

本发明提供了一种聚羧酸减水剂，并提供一种用含磷化合物做链转移剂常温合成该减水剂的方法。将水、不饱和聚氧乙烯醚、丙烯酸加入四口瓶，搅拌至溶解，投入磷化合物搅拌均匀，再加入氧化剂溶液搅拌均匀后，同时向其中滴加已配置好的滴加液A和滴加液B，4h内滴完，保温1～2h,加碱液中和pH为6～7，补水得到含固体物40％的聚羧酸减水剂。其中滴加液A为丙烯酸、功能性小单体和水，滴加液B为还原剂和链转移剂。该方法生产的减水剂周期短、减水率高、保坍性好，特别适用于机制细骨料且含粉较高的商品混凝土，和使用巯酸一类做链转移剂生产的减水剂相比性能相当，由于采用氧化还原体系，常温即可合成，大大节约了能耗。

Description

一种用含磷化合物做链转移剂常温合成减水剂及制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料中混凝土外加剂技术领域，具体提供了一种聚羧酸减水剂以及一种用含磷化合物做链转移剂的常温合成所述聚羧酸减水剂的方法。

背景技术

近几年来，聚羧酸减水剂市场需求量不断增大，其研究和运用已经极大地推动了混凝土技术的发展和建筑施工技术的现代化进程，但建筑技术的进步以及建筑结构不断向复杂化、大型化和功能化方向发展，对混凝土的性能提出了越来越高的要求，性能更好的新型减水剂亟待开发。

传统的聚羧酸减水剂主要是在40～80℃环境下合成，以聚丙烯酸类共聚物构成的主链及聚氧乙烯醚作为侧链的梳型共聚物，利用长侧链的空间位阻效应来控制水泥颗粒间的团聚，起到分散作用，提高流动度。由于不是常温聚合，需要加热系统，所以成本较高。并且链转移剂大多使用巯酸一类有毒化合物，巯酸一类化合物毒性较大，长时间与其接触会导致皮肤灼伤，其溅射到皮肤上还可能导致中毒，并且合成的聚羧酸减水剂也会有恶臭味，所以亟待开发一种低毒或无毒，无刺激性气味的新型链转移剂。

专利CN 102504124A中使用甲基丙烯磺酸钠做链转移剂合成聚羧酸减水剂的方法，但甲基丙烯磺酸钠使用量较大，价格也较贵，且专利中使用温度为60℃左右，不是常温聚合，需要加热系统，性价比不高。

专利CN 102952243A中使用酒石酸做链转移剂制备聚羧酸减水剂的方法，该方法同样是在60℃左右温度合成，需要加热系统，造成成本上升，且合成的聚羧酸减水剂在针对机制细骨料性能表现方面也不够理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚羧酸减水剂以及一种用含磷化合物做链转移剂的常温合成所述聚羧酸减水剂的方法。所述减水剂使用含磷化合物做链转移剂，并能在常温下合成，解决了传统减水剂不利于环保、性价比低、性能表现不理想的问题。

本发明提供一种聚羧酸减水剂，所述减水剂为液体，所述减水剂中溶质的质量分数为40％，余量为水，所述溶质包括以下质量份的成分：不饱和聚氧乙烯醚3530-3540份，丙烯酸330-353份，功能性小单体39-57份，链转移剂46-50份，还原剂5.7-6.1份，氧化剂22-23份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述的不饱和聚氧乙烯醚为异丁烯醇聚氧乙烯醚或异戊烯醇聚氧乙烯醚；

作为本发明的一种优选技术方案:所述的不饱和聚氧乙烯醚分子量为2000～2500。

作为本发明的一种优选技术方案：所述的功能性小单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。

作为本发明的一种优选技术方案：所述的氧化剂为质量分数为27.5％的双氧水。

作为本发明的一种优选技术方案：所述的还原剂为维生素C。

作为本发明的一种优选技术方案：所述的链转移剂为含磷化合物，具体为次磷酸钠。

本发明还包括一种使用含磷化合物做链转移剂常温合成所述聚羧酸减水剂的方法，包括以下步骤：

a、配制滴加液A：用水将丙烯酸和功能性小单体溶解后移入滴加瓶中。

b、配制滴加液B：用水将还原剂和链转移剂溶解后移入另一滴加瓶中。

c、在反应釜中用水将不饱和聚氧乙烯醚、丙烯酸和链转移剂溶解，加入氧化剂配制成反应底液，向所述反应底液中同时滴加所述滴加液A和所述滴加液B，所述滴加液A和所述滴加液B 4小时内滴完，控制滴加速度使所述滴加液A先于所述滴加液B 0.5小时滴完，所述滴加液B滴完后，将整个反应体系保温1～2h后，向所述反应体系加碱液中和至所述反应体系的pH为6～7，再补水得到含溶质质量分数为40％的聚羧酸减水剂；

所述链反应剂单独在配制所述滴加液B时加入、单独在配制所述反应底液时加入或分别在配制所述滴加液B时和配制所述反应底液时以任意比例加入。

作为本发明的一种优选技术方案：所述的碱液为质量分数为30％的氢氧化钠溶液。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、使用次磷酸钠做链转移剂，它在共聚物结构上引入磷酸根基团，对小粒径集料如重质碳酸钙颗粒起到很好的分散效果；

2、使用功能性小单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸含有酰胺基团和磺酸基团可以提高混凝土材料的分散性、流动度保持性及提高混凝土的前期强度；

3、使用由双氧水和维生素C组成的氧化还原体系使聚合反应在常温下即能实现，不需要加热装置，节约了能耗，降低了成本。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述.

实施例1

a、配置滴加液A：22克丙烯酸、3.3克2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和40克水混匀后移入滴加瓶中。

b、配置滴加液B：0.48克维生素C和48克水混匀后移入另一滴加瓶中。

c、室温22℃时，在1000ml四口瓶中加入300克水、300克异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG2400)、8克丙烯酸，搅拌至四口瓶内所有溶质溶解，向四口瓶中加入3.9克次磷酸钠，搅拌均匀溶解，再向四口瓶中加入1.9克质量分数为27.5％的双氧水和8克水的混合液搅拌约5分钟使其充分溶解，同时向四口瓶中滴加所述滴加液A和所述滴加液B，所述滴加液A 3小时滴完，所述滴加液B 3.5小时滴完，所述滴加液B滴完后，将整个反应体系保温反应1小时，加入质量分数为30％氢氧化钠溶液中和至所述反应体系的pH为6，再补水得到含溶质质量分数为40％的聚羧酸减水剂。

整个反应过程温度不超过40℃为宜。

实施例2

a、配置滴加液A：22克丙烯酸、3.6克2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和40克水混匀后移入滴加瓶中。

b、配置滴加液B：0.48克维生素C、3.9克次磷酸钠和48克水混匀后移入另一滴加瓶中。

c、室温25℃时，在1000ml四口瓶中加入300克水、300克异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG2400)、8克丙烯酸。搅拌至四口瓶内所有溶质溶解，再向四口瓶中加入1.9克质量分数为27.5％的双氧水和8克水的混合液搅拌约5分钟使其充分溶解，同时向四口瓶中滴加所述滴加液A和所述滴加液B，所述滴加液A2.5小时滴完，所述滴加液B 3小时滴完，所述滴加液B滴完后，将整个反应体系保温反应2小时，加入质量分数为30％氢氧化钠溶液中和至所述反应体系的pH为6.5，再补水得到含溶质质量分数为40％的聚羧酸减水剂。

整个反应过程温度不超过40℃为宜。

实施例3

a、配置滴加液A：20克丙烯酸、4.2克2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和40克水混匀后移入滴加瓶中。

b、配置滴加液B：0.52克维生素C和48克水混匀后移入另一滴加瓶中。

c、室温30℃时，在1000ml四口瓶中加入300克水、300克异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG2400)、8克丙烯酸，搅拌至四口瓶内所有溶质溶解，向四口瓶中加入4.2克次磷酸钠，搅拌均匀溶解，再向四口瓶中加入1.96克质量分数为27.5％的双氧水和8克水的混合液搅拌约5分钟使其充分溶解，同时向四口瓶中滴加所述滴加液A和所述滴加液B，所述滴加液A 3小时滴完，所述滴加液B 3.5小时滴完，所述滴加液B滴完后，将整个反应体系保温反应1.5小时，加入质量分数为30％氢氧化钠溶液中和至所述反应体系的pH为7，再补水得到含溶质质量分数为40％的聚羧酸减水剂。

整个反应过程温度不超过40℃为宜。

实施例4

a、配置滴加液A：20克丙烯酸、4.6克2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和40克水混匀后移入滴加瓶中。

b、配置滴加液B：0.52克维生素C、2克次磷酸钠和48克水混匀后移入另一滴加瓶中。

c、室温35℃时，在1000ml四口瓶中加入300克水、300克异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG2400)、8克丙烯酸，搅拌至四口瓶内所有溶质溶解，向四口瓶中加入2.2克次磷酸钠，搅拌均匀溶解，再向四口瓶中加入1.96克质量分数为27.5％的双氧水和8克水的混合液搅拌约5分钟使其充分溶解，同时向四口瓶中滴加所述滴加液A和所述滴加液B，所述滴加液A 3小时滴完，所述滴加液B 3.5小时滴完，所述滴加液B滴完后，将整个反应体系保温反应1.5小时，加入质量分数为30％氢氧化钠溶液中和至所述反应体系的pH为7，再补水得到含溶质质量分数为40％的聚羧酸减水剂。

整个反应过程温度不超过40℃为宜。

对比例一

a、配置滴加液A：18克丙烯酸和4克2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸40克水混匀后移入滴加瓶中。

b、配置滴加液B：0.52克维生素C、1.55克巯基乙酸和50克水混匀后移入另一滴加瓶中。

c、室温30℃时，在1000ml四口瓶中加入300克水、300克异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG2400)、10克丙烯酸，搅拌至四口瓶内所有溶质溶解，向四口瓶中加入1.96克质量分数为27.5％的双氧水和8克水的混合液搅拌约5分钟使其充分溶解，同时向四口瓶中所述滴加液A和所述滴加液B，所述滴加液A 3小时滴完，所述滴加液B 3.5小时滴完，所述滴加液B滴完后，将整个反应体系保温反应1.5小时，加入质量分数为30％氢氧化钠溶液中和至所述反应体系的pH为6～7，再补水得到含溶质质量分数为40％的聚羧酸减水剂。

对比例二

a、配置滴加液A：18克丙烯酸和40克水混匀后移入滴加瓶中。

b、配置滴加液B：0.52克维生素C、1.35克巯基乙酸和50克水混匀后移入另一滴加瓶中。

c、室温30℃时，在1000ml四口瓶中加入300克水、300克异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG2400)、10克丙烯酸，搅拌至四口瓶内所有溶质溶解，向四口瓶中加入1.96克质量分数为27.5％的双氧水和8克水的混合液搅拌约5分钟使其充分溶解，同时向四口瓶中所述滴加液A和所述滴加液B，所述滴加液A 3小时滴完，所述滴加液B 3.5小时滴完，所述滴加液B滴完后，将整个反应体系保温反应1.5小时，加入质量分数为30％氢氧化钠溶液中和至所述反应体系的pH为7，再补水得到含溶质质量分数为40％的聚羧酸减水剂。

依照GB8076-2008混凝土外加剂规范，以实施例4和对比例进行C30混凝土对比测试如下：

以上试配配比为P.O 42.5普通硅酸盐水泥240千克，S95矿粉50千克，二级粉煤灰75千克，中砂(天然砂：机制砂＝1:1，机制砂为石灰石破碎而成，机制砂含石粉质量百分数为8％)820千克，石子(二级配碎石，含粉质量百分数为3.5％)1040千克，自来水168千克。

由上述测试结果可以看出本发明使用次磷酸钠做链转移剂常温合成的聚羧酸减水剂在有机制砂和细粉料的混凝土中性能要优于用巯酸做链转移剂常温合成的聚羧酸减水剂。由实施例4和对比例一与对比例二比较得知，使用功能性小单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的聚羧酸减水剂性能要优于不使用功能性小单体的聚羧酸减水剂。

上述实施例为本发明部分的实施方式，但本发明的实施方式并不受所诉实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种聚羧酸减水剂，其特征在于：所述减水剂为液体，所述减水剂中溶质的质量分数为40％，溶剂为水；所述溶质包括以下质量份的成分：不饱和聚氧乙烯醚3530-3540份，丙烯酸330-353份，功能性小单体39-57份，链转移剂46-50份，还原剂5.7-6.1份，氧化剂22-23份。

2.根据权利1所述的一种聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的不饱和聚氧乙烯醚为异丁烯醇聚氧乙烯醚或异戊烯醇聚氧乙烯醚。

3.根据权利1所述的一种聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的不饱和聚氧乙烯醚的分子量为2000～2500。

4.根据权利1所述的一种聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的功能性小单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。

5.根据权利1所述的一种聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的氧化剂为质量分数为27.5％的双氧水。

6.根据权利1所述的一种聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的还原剂为维生素C。

7.根据权利1所述的一种聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的链转移剂为含磷化合物。

8.根据权利7所述的一种聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的含磷化合物为次磷酸钠。

9.制备权利要求1-8之一所述的一种聚羧酸减水剂的常温合成方法，其特征在于：包括以下步骤：

所述链转移剂单独在配制所述滴加液B时加入、单独在配制所述反应底液时加入或分别在配制所述滴加液B时和配制所述反应底液时以任意比例加入。

10.根据权利9所述的一种聚羧酸减水剂的常温合成方法，其特征在于：所述的碱液为质量分数为30％的氢氧化钠溶液。