CN106986970A

CN106986970A - 高性能固体聚羧酸减水剂的制备方法

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Publication number: CN106986970A
Application number: CN201710293128.5A
Authority: CN
Inventors: 金卫民; 王小兵; 张厚平; 陈红根; 高进军
Original assignee: Changzhou Institute Of Building Science Group Ltd By Share Ltd; JIANGSU NIGAO TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Changzhou Institute Of Building Science Group Ltd By Share Ltd; JIANGSU NIGAO TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2017-07-28

Abstract

本发明公开了一种高性能固体聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：备料：首先用泵将丙烯酸和巯基丙酸打入第一计量罐，作为A料备用，再将维生素C水溶液打入第二计量罐中作为B料备用；在反应釜中加入水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚，加热使其熔化；聚合反应：在反应釜中加入活性保护剂、粘度调节剂和过硫酸铵水溶液，并同时滴加A料和B料，滴加完成后保温使物料发生聚合反应，得到液态聚羧酸减水剂；冷却切片：进入切片机进行冷却切片；粉碎：切片后进行冷却粉碎；粉碎后的固体聚羧酸减水剂进入包装机进行自动包装。本发明采用本体聚合‑低温切片破碎，有效降低了高温干燥对有效成分有机结构的破坏而造成的性能下降；生产过程用水量少、能耗低。

Description

高性能固体聚羧酸减水剂的制备方法

技术领域

本发明涉及砂浆、混凝土外加剂领域，特别是涉及一种高性能固体聚羧酸减水剂的制备方法。

背景技术

自上世纪80年代后期，日本、美国、德国等开始对聚羧酸超塑化剂进行研究开发与工程应用，并且在20世纪90年代中期开始较大规模推广。自2000年以来，我国通过大量研究，在聚羧酸系超塑化剂研发和工业化方面也取得了不少成果，已成功应用于混凝土建设工程中。

目前大规模的基础设施建设逐步向中西部转移、而为了减碳、节耗，这些工程大多有使用聚羧酸塑化剂的需求。特别是“一带一路”建设，对聚羧酸产品结构提出了新的要求。特别是运输问题严重制约了聚羧酸产品的推广和应用。

国内聚羧酸固体化研究目前还处于起步阶段，只有少数几家在研究生产，如上海三瑞、苏州兴邦。国外主要是巴斯夫、西卡。已有粉体化技术是通过喷雾干燥实现的，干燥后产品性能下降严重，干燥过程中物料容易团聚和粘壁，且有废气排放，对环境造成影响；推广应用遇到瓶颈！因此开发固体聚羧酸产品节能环保工艺迫在眉睫，是改变传统建材工业高消耗、高排放、难循环的发展模式，实现“低碳环保、节能高效、循环安全”绿色发展的核心材料。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种高性能固体聚羧酸减水剂的制备方法，固体聚羧酸减水剂能有效延长混凝土的使用寿命，减少碳排放，该方法主要通过本体聚合-低温切片-低温破碎工艺实现，该方法能提升干燥产品性能、解决高温喷雾干燥的能耗和环保问题，整个过程节水90%，能耗降低80%，节能和环境效益非常明显。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高性能固体聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）备料：首先用泵将丙烯酸和巯基丙酸打入第一计量罐，作为A料备用，再将维生素C水溶液打入第二计量罐中作为B料备用；在反应釜中加入水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚，加热使其熔化；

（2）聚合反应：在反应釜中加入活性保护剂、粘度调节剂和过硫酸铵水溶液，并同时滴加A料和B料，滴加完成后保温使物料发生聚合反应，得到液态聚羧酸减水剂；

（3）冷却切片：将液态聚羧酸减水剂通过管道流入切片机进行冷却切片；

（4）粉碎：切片后再投入粉碎机中进行冷却粉碎，粉碎得到粉末状的固体聚羧酸减水剂；

（5）粉碎后的固体聚羧酸减水剂进入包装机进行自动包装，人工封口后入库。

在本发明一个较佳实施例中，各原料的重量百分含量配比为：丙烯酸9~13.5%，巯基丙酸0.18~0.45%，维生素C水溶液0.18~0.45%，活性保护剂0.18~0.45%，粘度调节剂0.18~0.45%，过硫酸铵水溶液0.27~0.54%，甲基烯丙基聚氧乙烯醚63~76.5%，水余量。

在本发明一个较佳实施例中，所述的活性保护剂为吩噻嗪或对苯二酚。

在本发明一个较佳实施例中，所述的粘度调节剂为电解质。

在本发明一个较佳实施例中，所述的维生素C水溶液的质量百分比浓度为20%。

在本发明一个较佳实施例中，所述的过硫酸铵水溶液的质量百分比浓度为20%。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中的A料在175~185min滴完，B料在205~215min滴完，滴加完成后保温60~70min。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中的得到液态聚羧酸减水剂再进行真空脱水至含水量≤10wt%。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（3）中冷却切片使用的制冷介质为冷冻盐水。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（4）中冷却粉碎使用的制冷介质为液氮。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用本体聚合-低温切片破碎，有效降低了高温干燥对有效成分有机结构的破坏而造成的性能下降，生产过程用水量少、能耗低。

2、本发明减水剂能够有效延长混凝土的使用寿命，减少碳排放，推动混凝土行业向绿色化方向发展；有利于实现聚羧酸固体化，在粉体材料领域推进中国塑化剂市场由萘系向聚羧酸的转变，实现产业升级。

3、本发明节能、清洁工艺，是行业实现清洁化生产的必然需求；可以有效降低能耗、提高资源效率，同时也解决了长距离运输成本问题。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高性能固体聚羧酸减水剂的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）备料：首先用泵将丙烯酸和巯基丙酸打入第一计量罐，作为A料备用，再将质量百分比浓度为20%的维生素C水溶液打入第二计量罐中作为B料备用；在反应釜中加入水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚，由夹套蒸汽加热至62℃使其熔化；

（2）聚合反应：在反应釜中加入吩噻嗪或对苯二酚活性保护剂、电解质粘度调节剂和质量百分比浓度为20%的过硫酸铵水溶液，并同时滴加A料和B料，A料在180min滴完，B料在210min滴完，滴加完成后保温65min使物料发生聚合反应得到液态聚羧酸减水剂，液态聚羧酸减水剂进行真空脱水至含水量9wt%；

（3）冷却切片：将液态聚羧酸减水剂通过管道流入切片机进行冷却切片，冷却切片使用的制冷介质为冷冻盐水，切片温度在-13℃，切片粒径不超过1cm；

（4）粉碎：切片后再投入粉碎机中进行冷却粉碎，粉碎得到粉末状的固体聚羧酸减水剂，冷却粉碎使用的制冷介质为液氮，同时起到氮气保护的作用，隔绝设备内空气，粉碎温度在-40℃，破碎的产品细度在34目；

其中，各原料的重量百分含量配比为：丙烯酸10%，巯基丙酸0.18%，质量百分比浓度为20%的维生素C水溶液 0.18%，吩噻嗪或对苯二酚活性保护剂0.18%，电解质粘度调节剂0.18%，质量百分比浓度为20%的过硫酸铵水溶液0.28%，甲基烯丙基聚氧乙烯醚70%，水10%。

实施例2

（1）备料：首先用泵将丙烯酸和巯基丙酸打入第一计量罐，作为A料备用，再将质量百分比浓度为20%的维生素C水溶液打入第二计量罐中作为B料备用；在反应釜中加入水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚，由夹套蒸汽加热至60℃使其熔化；

（2）聚合反应：在反应釜中加入吩噻嗪或对苯二酚活性保护剂、电解质粘度调节剂和质量百分比浓度为20%的过硫酸铵水溶液，并同时滴加A料和B料，A料在175min滴完，B料在205min滴完，滴加完成后保温60min使物料发生聚合反应得到液态聚羧酸减水剂，液态聚羧酸减水剂进行真空脱水至含水量8wt%；

（3）冷却切片：将液态聚羧酸减水剂通过管道流入切片机进行冷却切片，冷却切片使用的制冷介质为冷冻盐水，切片温度在-20℃，切片粒径不超过1cm；

（4）粉碎：切片后再投入粉碎机中进行冷却粉碎，粉碎得到粉末状的固体聚羧酸减水剂，冷却粉碎使用的制冷介质为液氮，同时起到氮气保护的作用，隔绝设备内空气，粉碎温度在-50℃，破碎的产品细度在18目；

其中，各原料的重量百分含量配比为：丙烯酸13.5%，巯基丙酸0.45%，质量百分比浓度为20%的维生素C 0.45%，吩噻嗪或对苯二酚活性保护剂0.45%，电解质粘度调节剂0.45%，质量百分比浓度为20%的过硫酸铵0.54%，甲基烯丙基聚氧乙烯醚63%，水21.16%。

实施例3

（1）备料：首先用泵将丙烯酸和巯基丙酸打入第一计量罐，作为A料备用，再将质量百分比浓度为20%的维生素C水溶液打入第二计量罐中作为B料备用；在反应釜中加入水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚，由夹套蒸汽加热至64℃使其熔化；

（2）聚合反应：在反应釜中加入吩噻嗪或对苯二酚活性保护剂、电解质粘度调节剂和质量百分比浓度为20%的过硫酸铵水溶液，并同时滴加A料和B料，A料在185min滴完，B料在215min滴完，滴加完成后保温70min使物料发生聚合反应得到液态聚羧酸减水剂，液态聚羧酸减水剂进行真空脱水至含水量6wt%；

（3）冷却切片：将液态聚羧酸减水剂通过管道流入切片机进行冷却切片，冷却切片使用的制冷介质为冷冻盐水，切片温度在-5℃，切片粒径不超过1cm；

（4）粉碎：切片后再投入粉碎机中进行冷却粉碎，粉碎得到粉末状的固体聚羧酸减水剂，冷却粉碎使用的制冷介质为液氮，同时起到氮气保护的作用，隔绝设备内空气，粉碎温度在-30℃，破碎的产品细度在50目；

其中，各原料的重量百分含量配比为：丙烯酸9%，巯基丙酸0.3%，质量百分比浓度为20%的维生素C 0.3%，吩噻嗪或对苯二酚活性保护剂0.3%，电解质粘度调节剂0.3%，质量百分比浓度为20%的过硫酸铵0.41%，甲基烯丙基聚氧乙烯醚76.5%，水12.89%。

实施例4

（1）备料：首先用泵将丙烯酸和巯基丙酸打入第一计量罐，作为A料备用，再将质量百分比浓度为20%的维生素C水溶液打入第二计量罐中作为B料备用；在反应釜中加入水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚，由夹套蒸汽加热至63℃使其熔化；

（2）聚合反应：在反应釜中加入吩噻嗪或对苯二酚活性保护剂、电解质粘度调节剂和质量百分比浓度为20%的过硫酸铵水溶液，并同时滴加A料和B料，A料在182min滴完，B料在212min滴完，滴加完成后保温67min使物料发生聚合反应得到液态聚羧酸减水剂，液态聚羧酸减水剂进行真空脱水至含水量7wt%；

（3）冷却切片：将液态聚羧酸减水剂通过管道流入切片机进行冷却切片，冷却切片使用的制冷介质为冷冻盐水，切片温度在-15℃，切片粒径不超过1cm；

（4）粉碎：切片后再投入粉碎机中进行冷却粉碎，粉碎得到粉末状的固体聚羧酸减水剂，冷却粉碎使用的制冷介质为液氮，同时起到氮气保护的作用，隔绝设备内空气，粉碎温度在-35℃，破碎的产品细度在36目；

其中，各原料的重量百分含量配比为：丙烯酸11%，巯基丙酸0.4%，质量百分比浓度为20%的维生素C 0.4%，吩噻嗪或对苯二酚活性保护剂0.4%，电解质粘度调节剂0.4%，质量百分比浓度为20%的过硫酸铵0.42%，甲基烯丙基聚氧乙烯醚70.5%，水16.48%。

掺实施例1~实施例4所制备的高性能固体聚羧酸减水剂的混凝土性能如表1所示，表1中所掺高性能固体聚羧酸减水剂的量为0.23wt%。

表1

本发明固体聚羧酸高性能减水剂及其制备方法的有益效果是：本发明采用本体聚合-低温切片破碎，有效降低了高温干燥对有效成分有机结构的破坏而造成的性能下降，生产过程用水量少、能耗低。本发明减水剂能够有效延长混凝土的使用寿命，减少碳排放，推动混凝土行业向绿色化方向发展；有利于实现聚羧酸固体化，在粉体材料领域推进中国塑化剂市场由萘系向聚羧酸的转变，实现产业升级。本发明节能、清洁工艺，是行业实现清洁化生产的必然需求；可以有效降低能耗、提高资源效率，同时也解决了长距离运输成本问题。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种高性能固体聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的固体聚羧酸高性能减水剂的制备方法，其特征在于，各原料的重量百分含量配比为：丙烯酸9~13.5%，巯基丙酸0.18~0.45%，维生素C水溶液0.18~0.45%，活性保护剂0.18~0.45%，粘度调节剂0.18~0.45%，过硫酸铵水溶液0.27~0.54%，甲基烯丙基聚氧乙烯醚63~76.5%，水余量。

3.根据权利要求2所述的固体聚羧酸高性能减水剂的制备方法，其特征在于，所述的活性保护剂为吩噻嗪或对苯二酚。

4.根据权利要求2所述的固体聚羧酸高性能减水剂的制备方法，其特征在于，所述的粘度调节剂为电解质。

5.根据权利要求2所述的固体聚羧酸高性能减水剂的制备方法，其特征在于，所述的维生素C水溶液的质量百分比浓度为20%。

6.根据权利要求2所述的固体聚羧酸高性能减水剂的制备方法，其特征在于，所述的过硫酸铵水溶液的质量百分比浓度为20%。

7.根据权利要求1所述的固体聚羧酸高性能减水剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中的A料在175~185min滴完，B料在205~215min滴完，滴加完成后保温60~70min。

8.根据权利要求1所述的固体聚羧酸高性能减水剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中的得到液态聚羧酸减水剂再进行真空脱水至含水量≤10wt%。

9.根据权利要求1所述的固体聚羧酸高性能减水剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中冷却切片使用的制冷介质为冷冻盐水。

10.根据权利要求1所述的固体聚羧酸高性能减水剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中冷却粉碎使用的制冷介质为液氮。