CN105524230A - 一种聚羧酸高效减水剂的制备方法 - Google Patents

一种聚羧酸高效减水剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，该方法首先是将含聚醚长链的单分子不饱和单体和引发助剂加入反应釜，然后快速滴加不饱和羧酸、还原剂、链转移剂，在常温下让不饱和单体和不饱和羧酸共聚，然后保温，之后中和至中性，即可得到所述的聚羧酸高效减水剂。该聚羧酸高效减水剂减水率高，而且其生产工艺简单，无需热源，反应周期短，能耗低。

Description

一种聚羧酸高效减水剂的制备方法
技术领域
本发明属于混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种聚羧酸高效减水剂的制备方法。
背景技术
减水剂是一种重要的混凝土外加剂，是新型建筑支柱产业的重要产品。而聚羧酸高效减水剂是继木质素磺酸盐为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高效减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂，是目前科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的环保型高效减水剂。2000年我国开始聚羧酸系减水剂的生产和应用，2007年高铁建设带动聚羧酸系高性能减水剂的迅猛发展，2011年开始，全国各地搅拌站陆续接受聚羧酸系减水剂在中低标号泵送混凝土中的应用，使得产量有了大幅度的增加。
然而，目前聚羧酸高效减水剂的制备方法大都采用单体在引发剂等助剂的存在下聚合而成的。该方法存在如下缺陷：首先该方法反应温度过高，且存在温度反复升降过程，使得制备耗能高，且操作过于复杂，控制条件过多，导致整体控制精度低；其次由于反应过程中反应原料大多滴加时间较长，因此反应周期较长，能耗大，虽然也有一次性加料的，但是容易发生自聚，导致制备出来的减水剂效果减弱，性能不稳定。
通过专利检索，存在以下已知的现有技术方案：
专利1：
申请号：201510277968.3，申请日：2015.05.27，申请公布日：2015.09.09，该发明涉及一种聚羧酸减水剂的制备方法，属于建筑材料及水泥混凝土外加剂技术领域。本发明所述聚羧酸减水剂是以甲基烯丙基聚乙二醇及丙烯酰胺为反应单体，以十二烷基磺酸钠为表面吸附活性剂，并加入链转移剂及引发剂，最后用碱液调节PH至6～7所制得的减水剂。本发明聚羧酸减水剂产率高，性能好，且加入的十二烷基磺酸钠可以促进混凝土表面颗粒吸附电荷的饱和速率，增大水泥在混凝土搅拌中的流动性能，减少搅拌时间，提高效率，更好的起到防粘连的效果。本发明聚羧酸减水剂制备工艺简单、成本低、减水效率高、与水泥，混凝土相容性好，能够有效提高混凝土的流动性、坍落度、超强性和耐久性。
专利2：
申请号：201110448681.4，申请日：2011.12.27，申请公布日：2013.07.03，该发明提供一种聚羧酸减水剂的制作方法，该减水剂是在氧化还原引发剂的作用下，将含有不饱和双键的聚氧乙烯醚大单体a与不饱和羧酸及其衍生物单体b、不饱和磺酸盐单体c在水溶液中共聚，最后用碱性溶液中和制得。本发明通过采用氧化还原体系，反应适宜温度在50～70℃范围内，整个反应一步完成。本发明工艺简单，制备过程无废料排放，制得的聚羧酸减水剂具有较高的减水率，应用于水泥掺量低，适应性好。
通过以上的检索发现，以上技术方案不能影响本发明的新颖性；并且以上专利文件的相互组合不能破坏本发明的创造性。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题，提供一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，克服了现有技术中反应温度高，反应周期长，操作复杂，控制精度低等缺点，其消耗资源少，工艺简单，反应周期短，无需热源，可常温生产，能耗低，控制简单可靠。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，它包括如下制备步骤：
步骤一、基液制备：在反应器中按质量分数配比加入120-200份大分子不饱和单体和150-230份水，维持温度为20-30℃，搅拌20-30分钟后加入0.1-1.5份引发助剂，搅拌3-5分钟后，同时加入10-20份不饱和羧酸、8-12份水，搅拌6-10分钟后形成基液；所述不饱和单体为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、聚烯二醇烯丙醚、甲氧基聚乙醇烯丙醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇烯丙酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯中的一种或几种；所述引发助剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠或过氧化氢中的一种或几种；所述不饱和羟酸为丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种或几种；
步骤二、辅液制备：在另一反应器中加入0.1-1份还原剂、0.1-1份链转移剂，搅拌3-5分钟后形成辅液；所述链转移剂为异丙醇、巯基乙酸或巯基丙酸中的一种；所述还原剂为抗坏血酸、吊白块、亚硫酸氢钠或者次亚磷酸钠中的一种或几种；
步骤三、调配合成：将所述基液和辅液同时滴入反应釜中，搅拌0.5-1.5小时后，加入碱液，调节PH值至6-8，得到聚羧酸高效减水剂；所述基液和辅液完全滴入反应釜中的时间控制在35-55分钟。
优选的，所述步骤一中，加入160份大分子不饱和单体和190份水，维持温度为25℃，搅拌8分钟后加入0.75份引发助剂，搅拌4分钟后，同时加入15份不饱和羧酸、10份水，搅拌8分钟后形成基液。
优选的，所述步骤二中，加入0.6份还原剂、0.75份链转移剂，搅拌4分钟后形成辅液。
优选的，所述步骤三中，搅拌1小时后，加入碱液，调节PH值至7，得到聚羧酸高效减水剂；所述基液和辅液完全滴入反应釜中的时间为45分钟。
优选的，所述步骤一中，大分子不饱和单体为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚。
优选的，所述步骤一中，不饱和羧酸为丙烯酸。
优选的，所述步骤一中，所述引发助剂为过硫酸铵。
优选的，所述步骤二中，链转移剂为巯基乙酸。
优选的，所述步骤二中，还原剂为抗坏血酸。
优选的，所述步骤三中，碱液为氢氧化钠或氢氧化钾或氨水。
本发明的有益效果：
1.本发明生产出来的聚羧酸高效减水剂纯度高，使得其减水率高，分散能力强，混凝土中加入少量本发明的聚羧酸高效减水剂即可达到同样的效果。
2.本发明的加工工艺简单可靠，反应周期短，相对于传统的5-6小时制备，本发明在2小时内即可完成同样量的减水剂制备。
3.本发明在制备减水剂过程中，无需热源，可常温生产，能耗大大降低，容易控制，生产出的减水剂质量高。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例1：
一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，它包括如下制备步骤：
步骤一、基液制备：在反应器中按质量分数配比加入160份甲基烯丙醇聚氧乙烯醚和190份水，维持温度为25℃，搅拌25分钟后加入0.75份过硫酸铵，搅拌4分钟后，同时加入15份丙烯酸、10份水，搅拌8分钟后形成基液；
步骤二、辅液制备：在另一反应器中加入0.6份抗坏血酸、0.75份巯基乙酸，搅拌4分钟后形成辅液；
步骤三、调配合成：将所述基液和辅液同时滴入反应釜中，搅拌1小时后，加入氢氧化钠，调节PH值至7，得到聚羧酸高效减水剂；所述基液和辅液完全滴入反应釜中的时间控制在45分钟。
实施例2：
步骤一、基液制备：在反应器中按质量分数配比加入120份大分子不饱和单体和150份水，维持温度为20℃，搅拌20分钟后加入0.1份过硫酸钾，搅拌3分钟后，同时加入10份不饱和羧酸、8份水，搅拌6分钟后形成基液；所述不饱和单体为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、聚烯二醇烯丙醚、甲氧基聚乙醇烯丙醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇烯丙酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯中的一种或几种；所述不饱和羟酸为丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种或几种；
步骤二、辅液制备：在另一反应器中加入0.1份还原剂、0.1份链转移剂，搅拌3分钟后形成辅液；所述链转移剂为异丙醇、巯基乙酸或巯基丙酸中的一种；所述还原剂为抗坏血酸、吊白块、亚硫酸氢钠或者次亚磷酸钠中的一种或几种；
步骤三、调配合成：将所述基液和辅液同时滴入反应釜中，搅拌0.5小时后，加入氢氧化钾，调节PH值至6，得到聚羧酸高效减水剂；所述基液和辅液完全滴入反应釜中的时间控制在35分钟。
实施例3：
步骤一、基液制备：在反应器中按质量分数配比加入200份大分子不饱和单体和230份水，维持温度为30℃，搅拌30分钟后加入1.5份过氧化氢，搅拌5分钟后，同时加入20份不饱和羧酸、12份水，搅拌10分钟后形成基液；所述不饱和单体为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、聚烯二醇烯丙醚、甲氧基聚乙醇烯丙醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇烯丙酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯中的一种或几种；所述不饱和羟酸为丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种或几种；
步骤二、辅液制备：在另一反应器中加入1份吊白块、1份链转移剂，搅拌5分钟后形成辅液；所述链转移剂为异丙醇、巯基乙酸或巯基丙酸中的一种或几种；
步骤三、调配合成：将所述基液和辅液同时滴入反应釜中，搅拌1.5小时后，加入氨水，调节PH值至8，得到聚羧酸高效减水剂；所述基液和辅液完全滴入反应釜中的时间控制在55分钟。
以上实施例获得的聚羧酸高效减水剂均为无色透明液体。
实施例1得到的聚羧酸高效减水剂的检测结果见下表，检测依据为GB8076-2008；检测中，胶结料为基准水泥，外加剂掺量为水泥质量的0.3％。
从该表可以看出，本发明制备出来的聚羧酸高效减水剂达到的减水率非常高，分散能力明显增强。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于，它包括如下制备步骤：
步骤一、基液制备：在反应器中按质量分数配比加入120-200份大分子不饱和单体和150-230份水，维持温度为20-30℃，搅拌20-30分钟后加入0.1-1.5份引发助剂，搅拌3-5分钟后，同时加入10-20份不饱和羧酸、8-12份水，搅拌6-10分钟后形成基液；所述不饱和单体为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、聚烯二醇烯丙醚、甲氧基聚乙醇烯丙醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇烯丙酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯中的一种或几种；所述引发助剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠或过氧化氢中的一种或几种；所述不饱和羟酸为丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种或几种；
步骤二、辅液制备：在另一反应器中加入0.1-1份还原剂、0.1-1份链转移剂，搅拌3-5分钟后形成辅液；所述链转移剂为异丙醇、巯基乙酸或巯基丙酸中的一种；所述还原剂为抗坏血酸、吊白块、亚硫酸氢钠或者次亚磷酸钠中的一种或几种；
步骤三、调配合成：将所述基液和辅液同时滴入反应釜中，搅拌0.5-1.5小时后，加入碱液，调节PH值至6-8，得到聚羧酸高效减水剂；所述基液和辅液完全滴入反应釜中的时间控制在35-55分钟。
2.如权利要求1所述的一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，加入160份大分子不饱和单体和190份水，维持温度为25℃，搅拌25分钟后加入0.75份引发助剂，搅拌4分钟后，同时加入15份不饱和羧酸、10份水，搅拌8分钟后形成基液。
3.如权利要求1所述的一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，加入0.6份还原剂、0.75份链转移剂，搅拌4分钟后形成辅液。
4.如权利要求1所述的一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，搅拌1小时后，加入碱液，调节PH值至7，得到聚羧酸高效减水剂；所述基液和辅液完全滴入反应釜中的时间为45分钟。
5.如权利要求1所述的一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，大分子不饱和单体为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚。
6.如权利要求1所述的一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，不饱和羧酸为丙烯酸。
7.如权利要求1所述的一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，引发助剂为过硫酸铵。
8.如权利要求1所述的一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，链转移剂为巯基乙酸。
9.如权利要求1所述的一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，还原剂为抗坏血酸。
10.如权利要求1所述的一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，碱液为氢氧化钠或氢氧化钾或氨水。
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