CN105293977B - 一种聚羧酸减水剂的快速制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚羧酸减水剂的快速制备工艺，包括如下步骤：将计量聚醚大单体、丙烯酸、双氧水、催化剂，分别与自来水充分混合、溶解；将聚醚大单体和催化剂，在搅拌条件下投放于反应釜中，得到A溶液；在A溶液中滴加丙烯酸、双氧水、催化剂，待其充分聚合反应后，保温，得到B溶液；将B溶液均匀搅拌并同时加入片碱，调节pH值，补水得到聚羧酸减水剂母液；将聚羧酸减水剂母液与保坍剂、葡萄糖酸钠、白糖、亚硝酸钠、柠檬酸、元明粉、十二烷混合搅拌，得到聚羧酸复合减水剂。本发明方法简单、成本低廉，生产过程无须加热、加压，制备的聚羧酸复合减水剂稳定性好、掺量低、减水率高，与不同品种水泥及掺合料相容性好，碱含量低，绿色环保。

Description

一种聚羧酸减水剂的快速制备工艺

技术领域

本发明涉及一种复合型减水剂，尤其涉及一种聚羧酸减水剂的快速制备工艺。

背景技术

聚羧酸系高性能减水剂是继木钙,萘系,氨基系为代表的高效减水剂之后发展起来的第四代高性能减水剂，是目前世界上最前沿、科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的一种高效减水剂。PC聚羧酸系高性能减水剂是代表当今世界技术含量最领先的减水剂产品。经与国内外同类产品性能比较表明，PC聚羧酸系高性能减水剂在技术性能指标、性价比方面都达到了当今国际先进水平。与传统的减水剂相比，聚羧酸系高性能减水剂有很多特点：

在合成工艺上，聚羧酸系高性能减水剂采用不饱和和单体聚合成而不是传统减水剂使用的缩聚合成，因此该类减水剂的合成原料非常之多，通常有聚乙醇、(甲基)丙烯酸、烯丙醇聚氧乙烯醚等。

在分子结构上，聚羧酸系高性能减水剂的分子结构是母亲形梳状结构，而不是传统减水剂单一的线形结构。该类减水剂主链上聚合有多种不同的活性基团，如羧酸基团(--COOH)、羧基基团(--OH)、磺酸基(--SO₃Na)等，可以产生静电斥力效应；其侧链带有亲水性的非极性活性基团，具有较高的空间位阻效应。由于其广泛的原料来源，独特的分子结构，故而具有前两代减水剂不可比拟的优点，加上在合成过程中不使用甲醛，属绿色环保产品，因此，已成为混凝土外加剂研究领域的重点和热点之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种方法简单、成本低廉，生产过程无须加热、加压，制备的聚羧酸复合减水剂稳定性好、掺量低、减水率高，与不同品种水泥及掺合料相容性好，碱含量低，绿色环保的聚羧酸复合减水剂制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种聚羧酸减水剂的快速制备工艺，包括如下步骤：

将计量聚醚大单体、丙烯酸、双氧水、催化剂，分别与自来水充分混合、溶解；

将聚醚大单体和催化剂，在搅拌条件下投放于反应釜中，得到A溶液；

在A溶液中滴加丙烯酸、双氧水、催化剂，待其充分聚合反应后，保温，得到B溶液；

将B溶液均匀搅拌并同时加入片碱，调节pH值为6-7，反应完成，补水得到含固量的聚羧酸减水剂母液；

将聚羧酸减水剂母液与保坍剂、葡萄糖酸钠、白糖、亚硝酸钠、柠檬酸、元明粉、十二烷混合搅拌，得到聚羧酸复合减水剂；

其中，催化剂的具体制备方法如下：将5％硒化氢、10％二氧化硒、2％叔丁基过氧化氢和2％三硫代磷酸酯加入到81％水中，充分溶解得到a料-氧化剂；

将15％硫酸亚铁、7％异丙醇加入到78％水中，充分溶解得到b料-还原剂；

将20％改性聚醚生产的聚羧酸与80％水充分混合、溶解，得到c料-聚羧酸分子模板；

将a料-氧化剂、b料-还原剂、c料-聚羧酸分子模板充分混合得到催化剂。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进

进一步，所述将聚醚大单体和催化剂，在搅拌条件下投放于反应釜中，得到A溶液步骤的具体实现如下：

将5％硒化氢、10％二氧化硒、2％叔丁基过氧化氢和2％三硫代磷酸酯加入到81％水中，充分溶解得到a料-氧化剂；

将15％硫酸亚铁、7％异丙醇加入到78％水中，充分溶解得到b料-还原剂；将20％改性聚醚生产的聚羧酸与80％水充分混合、溶解，得到c料-聚羧酸分子模板；将a料-氧化剂、b料-还原剂、c料-聚羧酸分子模板充分混合得到催化剂；将34％聚醚大单体和催化剂，在搅拌条件下投放于反应釜中，得到A溶液。

所述a料-氧化剂以氧化剂为主，采用的复合高分子氧化剂，主要为硒氧化物和硫代醚类氧化物，其中硒氧化物在10-50℃之间释放速率特别稳定，非常有利于常温条件下高分子的合成。同时利用硒具有金属和非金属的共性，随着反应的持续，生成的高价态硒具有过渡金属的催化作用，弥补了氧化剂随着反应的持续而浓度降低造成自由基分布不均衡的局限。硫代醚类氧化剂，在高价位硒的催化下不断补偿硒氧化物损失的自由基，从而整个反应体系的自由基分布处于均衡状态。

所述b料-还原剂以还原剂为主，还原剂和a料-氧化剂中的氧化剂共同作用提供高分子聚合的自由基，同时控制高分子的分子量，还原剂主要采用德国最新的次甲醛合硫酸亚铁和异丙醇等，不但能让整个氧化还原体系更加稳定的释放自由基。同时使合成产品的分子量的高斯分布十分窄，使得产品的性能非常集中和稳定。

所述c料-聚羧酸分子模板主要为特定的改性聚醚合成的分子模版，其具有空间结构的稳定性和准确性，有利于大幅度缩短制备时间，提高制备稳定性。

进一步，所述在A溶液中滴加丙烯酸、双氧水、催化剂，待其充分聚合反应后，保温，得到B溶液步骤的具体实现如下：

在A溶液中滴加3.8％丙烯酸、0.06％双氧水、催化剂，90-100min滴加完成，待其充分聚合反应后，60-120℃条件下保温20-30min，得到B溶液。

进一步，所述将B溶液均匀搅拌并同时加入片碱，调节pH值为6-7，反应完成，补水得到含固量的聚羧酸减水剂母液步骤的具体实现如下：

将B溶液均匀搅拌并同时加入1.4％片碱，调节pH值为6-7，反应完成，补水得到含固量为40％的聚羧酸减水剂母液。

本发明的有益效果是：

1、采用特制催化剂，可实现在常温、无压条件下制备聚羧酸减水剂，方法简单、成本低廉，制备时间大幅度缩短，性能更加稳定；

2、掺量低、减水率高：减水率可高达35％，可用于配制高性能混凝土；

3、坍落度轻时损失小：预拌混凝土2h坍落度损失小于15％，对于商品混凝土的长距离运输及泵送施工极为有利；

4、混凝土工作性好：用PC聚羧酸系高性能减水剂配制的混凝土即使在高坍落度情况下，也不会有明显的离析、泌水现象，混凝土外观颜色均一；对于配制高流动性混凝土、自流平混凝土、自密实混凝土、清水饰面混凝土极为有利。用于配制高标号混凝土时，混凝土工作性好、粘聚性好，混凝土易于搅拌；

5、与不同品种水泥和掺合料相容性好：与不同品种水泥和掺合料具有很好的相容性，解决了采用其它类减水剂与胶凝材料相容性问题；

6、混凝土收缩小：可明显降低混凝土收缩，显著提高混凝土体积稳定性及耐久性；

7、碱含量极低：碱含量≤0.2％；

8、产品稳定性好：低温时无沉淀析出；

9、产品绿色环保：产品无毒无害，绿色环保；

10、经济效益好：综合造价低于其它类型产品。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种聚羧酸减水剂的快速制备工艺，包括如下步骤：

将计量聚醚大单体、丙烯酸、双氧水、催化剂，分别与自来水充分混合、溶解；

将聚醚大单体和催化剂，在搅拌条件下投放于反应釜中，得到A溶液；

在A溶液中滴加丙烯酸、双氧水、催化剂，待其充分聚合反应后，保温，得到B溶液；

将B溶液均匀搅拌并同时加入片碱，调节pH值为6-7，反应完成，补水得到含固量的聚羧酸减水剂母液；

将聚羧酸减水剂母液与保坍剂、葡萄糖酸钠、白糖、亚硝酸钠、柠檬酸、元明粉、十二烷混合搅拌，得到聚羧酸复合减水剂。

实施例1：

将5％硒化氢、10％二氧化硒、2％叔丁基过氧化氢和2％三硫代磷酸酯加入到81％水中，充分溶解得到a料-氧化剂；将15％硫酸亚铁、7％异丙醇加入到78％水中，充分溶解得到b料-还原剂；将20％改性聚醚生产的聚羧酸与80％水充分混合、溶解，得到c料-聚羧酸分子模板；将a料-氧化剂、b料-还原剂、c料-聚羧酸分子模板充分混合得到催化剂；将34％聚醚大单体和1％催化剂，在搅拌条件下投放于反应釜中，得到A溶液。在A溶液中滴加3.8％丙烯酸、0.06％双氧水、1％催化剂，90min滴加完成，待其充分聚合反应后，60℃条件下保温20min，得到B溶液。将B溶液均匀搅拌并同时加入1.4％片碱，调节pH值为6，反应完成，补水得到含固量为40％的聚羧酸减水剂母液。将1.0％聚羧酸减水剂母液与保坍剂、葡萄糖酸钠，得到聚羧酸复合减水剂。

实施例2：

将5％硒化氢、10％二氧化硒、2％叔丁基过氧化氢和2％三硫代磷酸酯加入到81％水中，充分溶解得到a料-氧化剂；将15％硫酸亚铁、7％异丙醇加入到78％水中，充分溶解得到b料-还原剂；将20％改性聚醚生产的聚羧酸与80％水充分混合、溶解，得到c料-聚羧酸分子模板；将a料-氧化剂、b料-还原剂、c料-聚羧酸分子模板充分混合得到催化剂；将34％聚醚大单体和1.5％催化剂，在搅拌条件下投放于反应釜中，得到A溶液。在A溶液中滴加3.8％丙烯酸、0.06％双氧水、0.5％催化剂，95min滴加完成，待其充分聚合反应后，60-120℃条件下保温25min，得到B溶液。将B溶液均匀搅拌并同时加入1.4％片碱，调节pH值为6-7，反应完成，补水得到含固量为40％的聚羧酸减水剂母液。将1.5％聚羧酸减水剂母液与保坍剂、葡萄糖酸钠、白糖、亚硝酸钠、柠檬酸、元明粉、十二烷混合搅拌，得到聚羧酸复合减水剂。

实施例3：

将5％硒化氢、10％二氧化硒、2％叔丁基过氧化氢和2％三硫代磷酸酯加入到81％水中，充分溶解得到a料-氧化剂；将15％硫酸亚铁、7％异丙醇加入到78％水中，充分溶解得到b料-还原剂；将20％改性聚醚生产的聚羧酸与80％水充分混合、溶解，得到c料-聚羧酸分子模板；将a料-氧化剂、b料-还原剂、c料-聚羧酸分子模板充分混合得到催化剂；将34％聚醚大单体和1.8％催化剂，在搅拌条件下投放于反应釜中，得到A溶液。在A溶液中滴加3.8％丙烯酸、0.06％双氧水、0.2％催化剂，90-100min滴加完成，待其充分聚合反应后，120℃条件下保温30min，得到B溶液。将B溶液均匀搅拌并同时加入1.4％片碱，调节pH值为7，反应完成，补水得到含固量为40％的聚羧酸减水剂母液。将2.0％聚羧酸减水剂母液与保坍剂、葡萄糖酸钠、白糖、亚硝酸钠、柠檬酸、元明粉、十二烷混合搅拌，得到聚羧酸复合减水剂。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种聚羧酸减水剂的快速制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

将计量聚醚大单体、丙烯酸、双氧水、催化剂，分别与自来水充分混合、溶解；

将聚醚大单体和催化剂，在搅拌条件下投放于反应釜中，得到A溶液；

在A溶液中滴加丙烯酸、双氧水、催化剂，待其充分聚合反应后，保温，得到B溶液；

将B溶液均匀搅拌并同时加入片碱，调节pH值为6-7，反应完成，补水得到含固量的聚羧酸减水剂母液；

将聚羧酸减水剂母液与保坍剂、葡萄糖酸钠、白糖、亚硝酸钠、柠檬酸、元明粉、十二烷混合搅拌，得到聚羧酸复合减水剂；

其中，催化剂的具体制备方法如下：将5％硒化氢、10％二氧化硒、2％叔丁基过氧化氢和2％三硫代磷酸酯加入到81％水中，充分溶解得到a料-氧化剂；

将15％硫酸亚铁、7％异丙醇加入到78％水中，充分溶解得到b料-还原剂；

将20％改性聚醚生产的聚羧酸与80％水充分混合、溶解，得到c料-聚羧酸分子模板；

将a料-氧化剂、b料-还原剂、c料-聚羧酸分子模板充分混合得到催化剂。

2.根据权利要求1所述一种聚羧酸减水剂的快速制备工艺，其特征在于，所述将聚醚大单体和催化剂，在搅拌条件下投放于反应釜中，得到A溶液步骤的具体实现如下：

将34％聚醚大单体和催化剂，在搅拌条件下投放于反应釜中，得到A溶液。

3.根据权利要求1所述一种聚羧酸减水剂的快速制备工艺，其特征在于，所述在A溶液中滴加丙烯酸、双氧水、催化剂，待其充分聚合反应后，保温，得到B溶液步骤的具体实现如下：

在A溶液中滴加3.8％丙烯酸、0.06％双氧水、催化剂，90-100min滴加完成，待其充分聚合反应后，60-120℃条件下保温20-30min，得到B溶液。

4.根据权利要求1或3所述一种聚羧酸减水剂的快速制备工艺，其特征在于，所述催化剂用量总和为2.0％。

5.根据权利要求1所述一种聚羧酸减水剂的快速制备工艺，其特征在于，所述将B溶液均匀搅拌并同时加入片碱，调节pH值为6-7，反应完成，补水得到含固量的聚羧酸减水剂母液步骤的具体实现如下：

将B溶液均匀搅拌并同时加入1.4％片碱，调节pH值为6-7，反应完成，补水得到含固量为40％的聚羧酸减水剂母液。