CN106336487A - 一种常温聚羧酸系石膏减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种常温聚羧酸系石膏减水剂及其制备方法，涉及聚羧酸减水剂合成和石膏工业领域，所述常温聚羧酸系石膏减水剂是以聚氧乙烯醚、以丙烯酸、苯乙烯、乙烯磷酸酯、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸为单体，以氧化还原体系为引发体系，加入分子量调节剂，在常温条件下(15～35℃)进行自由基共聚反应，得到一种梳状结构的聚羧酸高分子聚合物，主链为聚丙烯酸，侧链为不同链长的聚氧乙烯醚、羧基、磷酸酯基、磺酸基、酰胺基等多种官能团；其具有较高的减水率，较好的分散稳定性，本发明提供的制备方法简单，能耗低，重复稳定性好。

Description

一种常温聚羧酸系石膏减水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及减水剂生产技术领域，具体涉及一种常温聚羧酸系石膏减水剂及其制备方法。

背景技术

石膏具有保温隔热、吸声、防火、装饰性和绿色环保等优点越来越受到建筑行业的青睐。随着国家节能减排政策的推广，石膏制品的应用亦将更加广泛。石膏的理论用水量为18.6％，而实际拌合时的用水量达到60％～80％，使得石膏制品硬化后孔隙率达到40％～55％、强度偏低。石膏的另一缺点是凝结时间短，为了施工方便，会添加缓凝剂来延长石膏的凝结时间，但会使硬化强度大大降低。水膏比是影响石膏孔隙率和硬化强度的主要因素，使用石膏减水剂是降低水膏比，提高石膏性能的主要途径。目前国内对石膏减水剂的研究相对比较薄弱，很多时候只是套用混凝土减水剂的理论。石膏是酸性材料，而混凝土是碱性材料，不同的官能团在不同的胶凝材料体系中效果也不尽相同。带有磺酸基的聚合物对石膏胶凝材料具有减水引气性能；带有酰胺基、酯基聚合物具有增强效果。

目前，市售石膏减水剂主要有木质素磺酸盐类、萘磺酸甲醛缩合物、磺化三聚氰胺类、聚羧酸系等，木质素类磺酸盐应用较少，萘磺酸甲醛缩合物、磺化三聚氰胺类高效减水剂普遍存在适用性差，减水率低、含气量大、增强效果不明显、缓凝严重、强度受损等缺陷。因此研发石膏专用减水剂对石膏建材的发展起着至关重要的作用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种常温聚羧酸系石膏减水剂及其制备方法，通过改进原料、配方和制备方法，大大降低了石膏中的用水量，有效提高了浆体流动性，进而使得石膏制品的强度明显提高。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种常温聚羧酸系石膏减水剂，包括如下重量份数的原料：聚氧乙烯醚300～350份、丙烯酸20～30份、苯乙烯10～20份、乙烯磷酸酯5～10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1～5份、水580～650份、引发剂1～5份、分子量调节剂1～3份。

进一步的，所述的常温聚羧酸系石膏减水剂，包括如下重量份数的原料：聚氧乙烯醚300～320份、丙烯酸20～25份、苯乙烯10～15份、乙烯磷酸酯5～8份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1～3份、水580～620份、引发剂1～3份、分子量调节剂1～2份。

进一步的，所述的常温聚羧酸系石膏减水剂，包括如下重量份数的原料：聚氧乙烯醚320～350份、丙烯酸25～30份、苯乙烯15～20份、乙烯磷酸酯8～10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3～5份、水620～650份、引发剂3～5份、分子量调节剂2～3份。

进一步的，所述聚氧乙烯醚为异丁烯醇聚氧乙烯醚和异戊烯醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

进一步的，所述引发剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、抗坏血酸、吊白块、亚硫酸氢钠中的至少一种。

进一步的，所述分子量调节剂为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基乙醇中的其中一种或任意两种组合物。

一种常温聚羧酸系石膏减水剂的制备方法，步骤如下：

(1)按配方分别计量各原料，备用；

(2)将聚氧乙烯醚，苯乙烯，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，丙烯酸，乙烯磷酸酯，引发剂和分子量调节剂分别配成水溶液，备用；

(3)常温下，向聚氧乙烯醚，苯乙烯，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的水溶液中依次滴加丙烯酸，乙烯磷酸酯，引发剂和分子量调节剂的水溶液进行自由基共聚反应，滴加时间为3～5h；

(4)反应完成后保温1～2h，用氢氧化钠水溶液调节溶液pH值至6～7，即得常温聚羧酸系石膏减水剂。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过改进原料、配方和制备方法，大大降低了石膏中的用水量，有效提高了浆体流动性，进而使得石膏制品的强度明显提高。本发明以聚氧乙烯醚、丙烯酸、苯乙烯、乙烯磷酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为单体，以氧化还原体系为引发体系，加入分子量调节剂，在常温条件下(15～35℃)进行自由基共聚反应得到梳状结构的常温聚羧酸系石膏减水剂高分子聚合物，其具有较长的分子侧链和较大的分子量，能够显著提高浆体的流动性，降低了浆体的黏度，有效的控制浆体的经时损失，其具有适用性好，减水率高、含气量小、分散稳定性强、增强效果明显的优良特性；本发明提供的常温聚羧酸系石膏减水剂比市售的石膏减水剂减水率高，抗折强度大，莫氏硬度大。

2、本发明的常温聚羧酸系石膏减水剂的反应条件为常温自由基聚合反应，有助于节约能耗，降低生产成本；本发明的反应条件易于控制，生产设备、生产工艺简单，无“三废”排出。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种常温聚羧酸系石膏减水剂，包括如下重量份数的原料：异丁烯醇聚氧乙烯醚300份、丙烯酸30份、苯乙烯15份、乙烯磷酸酯10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2份、水620份、过氧化氢1份、巯基乙酸3份。

其制备方法，步骤如下：

(1)按配方分别计量各原料，备用；

(2)将聚氧乙烯醚，苯乙烯，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，丙烯酸，乙烯磷酸酯，引发剂和分子量调节剂分别配成水溶液，备用；

(3)常温下，向聚氧乙烯醚，苯乙烯，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的水溶液中依次滴加丙烯酸，乙烯磷酸酯，引发剂和分子量调节剂的水溶液进行自由基共聚反应，滴加时间为3～5h；

(4)反应完成后保温1～2h，用氢氧化钠水溶液调节溶液pH值至6～7，即得常温聚羧酸系石膏减水剂。

在常温条件下，向反应釜中加入300份聚氧乙烯醚、15份苯乙烯、2份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、一定量的水，搅拌溶解，分别滴加30份丙烯酸、10份乙烯磷酸酯的水溶液和1份引发剂、3份分子量调节剂的水溶液进行共聚反应，滴加反应3h，滴加完成后保温1h，用氢氧化钠水溶液调节pH值至6～7，即得常温聚羧酸系石膏减水剂。

实施例2：

一种常温聚羧酸系石膏减水剂，包括如下重量份数的原料：异戊烯醇聚氧乙烯醚315份、丙烯酸25份、苯乙烯10份、乙烯磷酸酯8份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3份、水580份、过硫酸铵3份、巯基丙酸1份。

其制备方法同实施例1。

实施例3：

一种常温聚羧酸系石膏减水剂，包括如下重量份数的原料：异戊烯醇聚氧乙烯醚330份、丙烯酸30份、苯乙烯20份、乙烯磷酸酯10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸4份、水630份、过硫酸钾5份、巯基乙醇2份。

其制备方法同实施例1。

实施例4：

一种常温聚羧酸系石膏减水剂，包括如下重量份数的原料：异丁烯醇聚氧乙烯醚350份、丙烯酸20份、苯乙烯20份、乙烯磷酸酯5份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5份、水650份、过氧化氢1份、抗坏血酸1份、吊白块1份、巯基乙酸1份、巯基丙酸1份。

其制备方法同实施例1。

实施例5：

一种常温聚羧酸系石膏减水剂，包括如下重量份数的原料：异丁烯醇聚氧乙烯醚200份、异戊烯醇聚氧乙烯醚100份、丙烯酸30份、苯乙烯15份、乙烯磷酸酯5份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5份、水600份、过氧化氢2份、亚硫酸氢钠3份、巯基丙酸1份、巯基乙醇2份。

其制备方法同实施例1。

实施例6：

一种常温聚羧酸系石膏减水剂，包括如下重量份数的原料：异丁烯醇聚氧乙烯醚150份、异戊烯醇聚氧乙烯醚180份、丙烯酸20份、苯乙烯10份、乙烯磷酸酯8份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2份、水650份、引发剂亚硫酸氢钠1份、分子量调节剂巯基丙酸1份。

其制备方法同实施例1。

性能测试试验：

按照石膏相关标准，采用本实施例1～6中合成的常温聚羧酸系石膏减水剂和两种市售石膏聚羧酸减水剂制备石膏凝胶材料样品，进行相关性能测试，如表1。

表1

从表1可以看出，本发明中的常温聚羧酸系石膏减水剂比市售的石膏减水剂减水率高，抗折强度大，莫氏硬度大。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种常温聚羧酸系石膏减水剂，其特征在于，包括如下重量份数的原料：聚氧乙烯醚300～350份、丙烯酸20～30份、苯乙烯10～20份、乙烯磷酸酯5～10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1～5份、水580～650份、引发剂1～5份、分子量调节剂1～3份。

2.如权利要求1所述的常温聚羧酸系石膏减水剂，其特征在于，包括如下重量份数的原料：聚氧乙烯醚300～320份、丙烯酸20～25份、苯乙烯10～15份、乙烯磷酸酯5～8份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1～3份、水580～620份、引发剂1～3份、分子量调节剂1～2份。

3.如权利要求2所述的常温聚羧酸系石膏减水剂，其特征在于，包括如下重量份数的原料：聚氧乙烯醚320～350份、丙烯酸25～30份、苯乙烯15～20份、乙烯磷酸酯8～10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3～5份、水620～650份、引发剂3～5份、分子量调节剂2～3份。

4.如权利要求1所述的常温聚羧酸系石膏减水剂，其特征在于，所述聚氧乙烯醚为异丁烯醇聚氧乙烯醚和异戊烯醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

5.如权利要求1所述的常温聚羧酸系石膏减水剂，其特征在于，所述引发剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、抗坏血酸、吊白块、亚硫酸氢钠中的至少一种。

6.如权利要求1所述的常温聚羧酸系石膏减水剂，其特征在于，所述分子量调节剂为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基乙醇中的其中一种或任意两种组合物。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的常温聚羧酸系石膏减水剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)按配方分别计量各原料，备用；

(2)将聚氧乙烯醚，苯乙烯，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，丙烯酸，乙烯磷酸酯，引发剂和分子量调节剂分别配成水溶液，备用；

(3)常温下，向聚氧乙烯醚，苯乙烯，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的水溶液中依次滴加丙烯酸，乙烯磷酸酯，引发剂和分子量调节剂的水溶液进行自由基共聚反应，滴加时间为3～5h；

(4)反应完成后保温1～2h，用氢氧化钠水溶液调节溶液pH值至6～7，即得常温聚羧酸系石膏减水剂。