CN106589261B - 一种固体聚羧酸保坍剂的制备方法 - Google Patents

一种固体聚羧酸保坍剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种固体聚羧酸保坍剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将不饱和聚醚单体、酯化单体和催化剂加入到反应釜中，升温至40～50℃，使其处于熔融状态；(2)向步骤(1)所得的物料中分别滴加由丙烯酸酯和交联剂组成第一混合溶液以及由引发剂、链转移剂和有机溶剂组成的第二混合溶液，在2～3小时内滴完，继续反应0.8～1.2h；(3)采用机械泵抽真空去除步骤(2)所得物料中的有机溶剂，之后物料通过冷凝切片机进行切片，即得所述固体聚羧酸保坍剂。本发明制备的固体聚羧酸保坍剂具有优异的分散性保持性能，能够长时间的保持分散性能，并且对不同品种的水泥表现出很强的适应性。此外，减水剂产品状态稳定，低温下存放不结晶，且低温储存后性能不受影响。

Description

一种固体聚羧酸保坍剂的制备方法
技术领域
本发明属于建筑外加剂技术领域，具体涉及一种固体聚羧酸保坍剂的制备方法。
背景技术
聚羧酸减水剂作为现代混凝土的第五组分，凭借其优异的低掺量、高保坍、分子设计自由度大等优点，已经在混凝土工程技术领域被广泛应用。目前，广泛应用的聚羧酸减水剂多为10-50％浓度的溶液产品。由于部分施工地点距离偏远，较低的固含量会提高运输成本；另外，干粉砂浆的广泛推广应用，也对固体聚羧酸系减水剂的生产应用提出了迫切需求。目前市场上的粉体聚羧酸系减水剂多为通过喷雾干燥方法得到，但是将其稀释成液体，与同浓度的液体聚羧酸系减水剂相比性能有所下降，这主要是聚羧酸系减水剂受热后发生部分交联引起。如果想得到性能优异的聚羧酸系减水剂粉体产品，只能采用低温的方式，不破坏聚羧酸系减水剂结构的条件下操作。
CN1919772A公开了一种粉体聚羧酸系减水剂的制备方法，通过将减水剂喷雾，热风干燥来实现。生产过程能耗高，并且聚羧酸系减水剂在高温下会发生部分交联，控制不当，就会大量挂壁，不仅影响粉体产品的品质而且挂壁物长时间被加热有可能引发燃烧。
CN102372458A公开了一种固体聚羧酸系减水剂的制备方法，由不饱和酸和其他不饱和单体在有机溶剂中进行共聚，然后经分离沉淀和低温干燥后制备得到。该固体减水剂在溶于水溶剂中，与市售同样浓度的液体聚羧酸系减水剂产品相比，综合性能没有差异。
目前，固体聚羧酸保坍剂的制备成本高，仪器设备昂贵，耗能高，同时制备出的聚羧酸减水剂由于不是100％固含量和高温条件下性能的损耗，使其减水效果受到一定程度的影响。因此在不损耗聚羧酸减水剂性能的前提下，在较低成本情况下，比较方便的制备一种固体聚羧酸减水剂是进一步推广和应用聚羧酸减水剂的关键。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种固体聚羧酸保坍剂的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种固体聚羧酸保坍剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将不饱和聚醚单体、酯化单体和催化剂加入到反应釜中，升温至40～50℃，使其处于熔融状态；
(2)向步骤(1)所得的物料中分别滴加由丙烯酸酯和交联剂组成第一混合溶液以及由引发剂、链转移剂和有机溶剂组成的第二混合溶液，在2～3小时内滴完，继续反应0.8～1.2h：
(3)采用机械泵抽真空去除步骤(2)所得物料中的有机溶剂，机械泵工作时间10min，真空压力为0.01-0.05MPa，之后物料通过冷凝切片机进行切片，即得所述固体聚羧酸保坍剂；
其中，上述不饱和聚醚单体为3-甲基-3-丁烯-1-聚氧乙烯基醚、烯丙基聚氧乙烯基醚或2-甲基烯丙基聚氧乙烯基醚，酯化单体为聚乙二醇二丙烯酸酯，不饱和聚醚单体、酯化单体、丙烯酸酯和交联剂的摩尔比为1∶1.5∶1.5-2∶0.05-0.5，催化剂、引发剂、链转移剂和有机溶剂的用量分别为不饱和聚醚单体总质量的1～2％、3～5％、2～4％和20～50％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述聚乙二醇二丙烯酸酯的型号为PEG600、PEG800、PEG1000或PEG1200。
在本发明的一个优选实施方案中，所述催化剂为N，N-二甲基苯胺，N，N-二乙基苯胺或四乙烯亚胺。
在本发明的一个优选实施方案中，所述丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯。
在本发明的一个优选实施方案中，所述交联剂为双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯或三烯丙基磷酸酯。
在本发明的一个优选实施方案中，所述引发剂为偶氮异丁氰基甲酰胺。
在本发明的一个优选实施方案中，所述链转移剂为3，6-二氧-1，8-辛二硫醇。
在本发明的一个优选实施方案中，所述有机溶剂为丙酮、正己烷或四氯化碳。
本发明的有益效果：
1、本发明制备的固体聚羧酸保坍剂的重均分子量为20000～60000，具有优异的分散性保持性能，能够长时间的保持分散性能，并且对不同品种的水泥表现出很强的适应性。此外，减水剂产品状态稳定，低温下存放不结晶，且低温储存后性能不受影响。
2、本发明的工艺简单，可控性强，成本低，易于工业化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
一种固体聚羧酸保坍剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将3-甲基-3-丁烯-1-聚氧乙烯基醚、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG 600)和N，N-二甲基苯胺加入到反应釜中，升温至40～50℃，使其处于熔融状态；
(2)分别滴加丙烯酸羟乙酯、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯组成第一混合溶液，偶氮异丁氰基甲酰胺、3，6-二氧-1，8-辛二硫醇、丙酮组成的第二混合溶液，在2～3小时内滴完，继续反应0.8～1.2h。
(3)采用机械泵抽真空去除步骤(2)所得物料中的有机溶剂，机械泵工作时间10min，真空压力为0.01-0.05MPa，之后物料通过冷凝切片机进行切片，即得所述固体聚羧酸保坍剂，最后通过包装机进行包装。其中：不饱和聚醚单体∶酯化单体∶丙烯酸酯∶交联剂的摩尔比为1∶1.5∶1.5∶0.1，催化剂、引发剂、链转移剂和有机溶剂的用量分别为不饱和聚醚单体总质量的1％、3％、2％和20％。
实施例2
一种固体聚羧酸保坍剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将烯丙基聚氧乙烯基醚、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG 800)和N，N-二乙基苯胺加入到反应釜中，升温至40～50℃，使其处于熔融状态；
(2)分别滴加丙烯酸羟丙酯、三烯丙基磷酸酯组成第一混合溶液，偶氮异丁氰基甲酰胺、3，6-二氧-1，8-辛二硫醇、正己烷组成的第二混合溶液，在2～3小时内滴完，继续反应0.8～1.2h。
(3)采用机械泵抽真空去除步骤(2)所得物料中的有机溶剂，机械泵工作时间10min，真空压力为0.01-0.05MPa，之后物料通过冷凝切片机进行切片，即得所述固体聚羧酸保坍剂，最后通过包装机进行包装。其中：不饱和聚醚单体∶酯化单体∶丙烯酸酯∶交联剂的摩尔比为1∶1.5∶2∶0.2，催化剂、引发剂、链转移剂和有机溶剂的用量分别为不饱和聚醚单体总质量的2％、5％、4％和40％。
实施例3
一种固体聚羧酸保坍剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将2-甲基烯丙基聚氧乙烯基醚、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG 1200)和四乙烯亚胺加入到反应釜中，升温至40～50℃，使其处于熔融状态；
(2)分别滴加甲基丙烯酸羟乙酯、三烯丙基磷酸酯组成第一混合溶液，偶氮异丁氰基甲酰胺、3，6-二氧-1，8-辛二硫醇、四氯化碳组成的第二混合溶液，在2～3小时内滴完，继续反应0.8～1.2h。
(3)采用机械泵抽真空去除步骤(2)所得物料中的有机溶剂，机械泵工作时间10min，真空压力为0.01-0.05MPa，之后物料通过冷凝切片机进行切片，即得所述固体聚羧酸保坍剂，最后通过包装机进行包装。其中：不饱和聚醚单体∶酯化单体∶丙烯酸酯∶交联剂的摩尔比为1∶1.5∶2∶0.4，催化剂、引发剂、链转移剂和有机溶剂的用量分别为不饱和聚醚单体总质量的1％、3.5％、3％和50％。
实施例4
一种固体聚羧酸保坍剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将3-甲基-3-丁烯-1-聚氧乙烯基醚、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG 1000)和四乙烯亚胺加入到反应釜中，升温至40～50℃，使其处于熔融状态；
(2)分别滴加甲基丙烯酸羟丙酯、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯组成第一混合溶液，偶氮异丁氰基甲酰胺、3，6-二氧-1，8-辛二硫醇、正己烷组成的第二混合溶液，在2～3小时内滴完，继续反应0.8～1.2h。
(3)采用机械泵抽真空去除步骤(2)所得物料中的有机溶剂，机械泵工作时间10min，真空压力为0.01-0.05MPa，之后物料通过冷凝切片机进行切片，即得所述固体聚羧酸保坍剂，最后通过包装机进行包装。其中：不饱和聚醚单体∶酯化单体∶丙烯酸酯∶交联剂的摩尔比为1∶1.5∶1.5∶0.5，催化剂、引发剂、链转移剂和有机溶剂的用量分别为不饱和聚醚单体总质量的1.5％、4％、3％和30％。
将实施例1至4合成得到的样品，采用标准水泥，掺量按水泥质量0.2％，根据GB8076-2008《混凝土外加剂》，测其混凝土坍落度和经时坍落度T1h和经时坍落度T2h。混凝土配合比为：水泥360kg/m3、砂803kg/m3、石头982kg/m3，坍落度控制在210±10mm，所得结果如表1所示。
表1采用实施例合成的样品的混凝土性能
由表1可知，采用本发明制备的固体聚羧酸保坍剂，具有低掺量、低坍落度损失和适应性好性能。
本领域普通技术人员可知，本发明的技术方案在下述范围内变化时，仍然能够得到与上述实施例相同或相近的技术方案，仍然属于本发明的保护范围：
一种固体聚羧酸保坍剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将不饱和聚醚单体、酯化单体和催化剂加入到反应釜中，升温至40～50℃，使其处于熔融状态；
(2)向步骤(1)所得的物料中分别滴加由丙烯酸酯和交联剂组成第一混合溶液以及由引发剂、链转移剂和有机溶剂组成的第二混合溶液，在2～3小时内滴完，继续反应0.8～1.2h；
(3)采用机械泵抽真空去除步骤(2)所得物料中的有机溶剂，机械泵工作时间10min，真空压力为0.01-0.05MPa，之后物料通过冷凝切片机进行切片，即得所述固体聚羧酸保坍剂；
其中，上述不饱和聚醚单体为3-甲基-3-丁烯-1-聚氧乙烯基醚、烯丙基聚氧乙烯基醚或2-甲基烯丙基聚氧乙烯基醚，酯化单体为聚乙二醇二丙烯酸酯(型号为PEG600、PEG800、PEG1000或PEG1200)，不饱和聚醚单体、酯化单体、丙烯酸酯和交联剂的摩尔比为1∶1.5∶1.5-2∶0.05-0.5，催化剂、引发剂、链转移剂和有机溶剂的用量分别为不饱和聚醚单体总质量的1～2％、3～5％、2～4％和20～50％。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (3)

1.一种固体聚羧酸保坍剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将不饱和聚醚单体、酯化单体和催化剂加入到反应釜中，升温至40～50℃，使其处于熔融状态；
(2)向步骤(1)所得的物料中分别滴加由丙烯酸酯和交联剂组成第一混合溶液以及由引发剂、链转移剂和有机溶剂组成的第二混合溶液，在2～3小时内滴完，继续反应0.8～1.2h；
(3)采用机械泵抽真空去除步骤(2)所得物料中的有机溶剂，机械泵工作时间10min，真空压力为0.01-0.05MPa，之后物料通过冷凝切片机进行切片，即得所述固体聚羧酸保坍剂；
其中，上述催化剂为N,N-二甲基苯胺，N,N-二乙基苯胺或四乙烯亚胺，上述交联剂为双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯或三烯丙基磷酸酯，上述引发剂为偶氮异丁氰基甲酰胺，上述链转移剂为3,6-二氧-1,8-辛二硫醇，上述不饱和聚醚单体为3-甲基-3-丁烯-1-聚氧乙烯基醚、烯丙基聚氧乙烯基醚或2-甲基烯丙基聚氧乙烯基醚，酯化单体为聚乙二醇二丙烯酸酯，不饱和聚醚单体、酯化单体、丙烯酸酯和交联剂的摩尔比为1：1.5：1.5-2：0.05-0.5，催化剂、引发剂、链转移剂和有机溶剂的用量分别为不饱和聚醚单体总质量的1～2％、3～5％、2～4％和20～50％。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为丙酮、正己烷或四氯化碳。
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