CN111333788A - 一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：将合成聚羧酸减水剂的底物添加到反应釜，并且将底物搅拌均匀；配置混合物A和混合物B。本发明所述的一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，通过水溶液自由基聚合在反应釜中合成了含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂，过程简单，无复杂的操作程序，易于工业化通过在反应釜中进行水溶液自由基聚合，能够增加聚羧酸分子链与水泥分子结合后的位阻效应，因而具有更好的分散效果，使得本减水剂能够具有更高的减水效率，相比于普通的减水剂，其本发明所制备的产物生产成本更低，并且制备过程简便，无多余的生产成本，具有较高的经济效益。

Description

一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂制备领域，特别涉及一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法。
背景技术
混凝土外加剂是指在拌制混凝土之前或拌合过程中掺入用以改善滚凝土性能的物质，而混凝土减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的情况下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂，其大多属于阴离子表面活性剂，呈梳形结构。经过三代的技术变革，混凝土减水剂的性能以及可靠性不断的得到发展，日益成熟，在混凝土的生产过程中成为不可或缺的一个重要助剂。
聚羧酸减水剂是一种主链含有羧基且接枝聚氧乙烯侧链的共聚物，其主要的减水机理在于，主链中的羧酸根与水泥颗粒表面的金属粒子进行螯合，进行固定，使得减水剂分子能够有效的吸附在水泥颗粒的表面，并且由于羧酸根离子带有负电使得水泥颗粒的表面也带有负电荷，能与其他的水泥颗粒产生静电斥力，进行分散。同时由于聚氧乙烯侧链较长能够产生位阻效应，故此，减水剂分子能够将水泥分子包裹阻止团聚，并且由于空间位阻效应以及静电斥力，进一步提高分散稳定性。
目前市场上大多数的聚羧酸减水剂具有相近的减水效果，为了使得企业有着更高的收益，因而必须要求在保持减水效果不变的情况下，尽可能的降低生产成本，而从原料配方的选择上，从源头进行改进具有更高的可行性，为此，我们提出一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将合成聚羧酸减水剂的底物添加到反应釜，并且将底物搅拌均匀；
(2)、配置混合物A和混合物B，并且调整好反应釜的温度，然后将混合物A和混合物B滴加到反应釜中；
(3)、添加氢氧化钠调节反应釜内部混合物的PH，反应结束后取出物料即可得到含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂。
优选的，步骤(1)中，底物采用水、聚醚大单体A、聚醚大单体B、引发剂和丙烯酸，水、聚醚大单体A、聚醚大单体B、引发剂和丙烯酸的质量比为140-150：100-150：20-50：1：6-10，优选的比例为150：130-150：40-50：1：6-8，所加入的聚醚大单体A和聚醚大单体B总含量占聚合物分子单体总投料量的摩尔百分比15-25％，底物搅拌均匀时的搅拌速度为50-100r/min，优选50-80r/min。
优选的，步骤(1)中，聚醚大单体A采用聚氧乙烯醚类，聚醚大单体包括但不限于甲基丙烯基聚氧乙烯醚、聚乙烯醇单甲醚、烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯醇聚氧乙烯醚，聚醚大单体A优选分子量为2000-3000，更优选为2400-2600，聚醚大单体A占聚合物单体原料总重量的75％-90％，优选80％-82％。
优选的，步骤(1)中，聚醚大单体B采用烯丙基聚氧乙烯醚，聚醚大单体B的分子量为700，聚醚大单体占聚合物单体原料总重量的8％-10％。
本制备方法的聚合过程为水溶液自由基聚合，因此引发剂采用过氧化氢，过氧化氢为氧化剂，能够为自由基聚合提供自由基，引发聚合过程，过氧化氢能够在接近常温的条件下引发聚合反应，引发剂占聚合物单体原料总重量的0.5-1.5％，优选0.6-0.8％。
优选的，步骤(2)中，混合物A和混合物B滴加前反应釜初步搅拌并升温到35-45℃，优选40℃，温度达到设定范围时保温0.5-1h，混合物A和混合物B滴加的时间为2-5h小时，优选2-4h完成，更优选2.5-3h内完成，滴加后需要保温(以保证反应物料反应完全，无残留)2-4h小时，优选2-2.5h，更优选2h。
优选的，步骤(2)中，混合物A为水、丙烯酸和富马酸的混合物，水、丙烯酸和富马酸的质量比为140：150-200：20-30，优选140：180-190：25。
优选的，步骤(2)中，混合物B为水、助引发剂和分子量调节剂的混合物，水、助引发剂和分子量调节剂的质量比140-180：1：2-4，优选140-150：1：2.5-3。
丙烯酸：富马酸：全部聚醚大单体(聚醚大单体A和聚醚大单体B)的摩尔比为70：5-10：20-25，更优选为70：5-8：22-25。
优选的，所述助引发剂采用还原剂，助引发剂包括但不局限于亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、硫代硫酸钠和维生素C，助引发剂占聚合物单体原料总重量的0.1％-1％，优选0.3％-0.6％，所述分子量调节剂包括但不限于巯基丙酸、巯基乙酸、硫代甘油和甲基丙烯磺酸钠，分子量调节剂占聚合物单体原料总重量的0.1％-1％，优选0.3％-0.6％。
优选的，步骤(3)中，混合物的PH调节至6-8，得到的含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的聚合物分子链中包含由丙烯酸所带官能团所引入的羧基基官能团、由富马酸所带官能团所引入的连续羧基官能团以及由不同分子量的聚醚大单体所带官能团所引入的聚氧乙烯醚侧链。
优选的，所加入的丙烯酸含量占聚合物分子单体总投料量的摩尔百分比60-70％，所加入的富马酸占聚合物分子单体总投料量的摩尔百分比5-15％。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过水溶液自由基聚合在反应釜中合成了含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂，过程简单，无复杂的操作程序，易于工业化；
通过在反应釜中进行水溶液自由基聚合，合成具有分子主链具有羧基，分子链侧链为不同分子量的长链聚氧乙烯醚的梳妆大分子聚合物，在不同侧链长度的侧链作用下，能够增加聚羧酸分子链与水泥分子结合后的位阻效应，因而具有更好的分散效果，使得本减水剂能够具有更高的减水效率；
相比于普通的减水剂，其本发明所制备的产物生产成本更低，并且制备过程简便，无多余的生产成本，具有较高的经济效益。
附图说明
图1为本发明一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法的整体结构流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
将1.1kg水、1.5kg聚乙烯醇单甲醚(分子量2400)、350g烯丙基聚氧乙烯醚(分子量700)、10g过氧化氢和60g丙烯酸作为底料，一次性投入5L聚合反应釜中，同时开启搅拌，使得底物得以均匀混合，搅拌速度为70r/min。
配置混合物A料，向计量罐A中加入180g水、120g丙烯酸和20g富马酸，并开启计量罐的搅拌系统，使得A料混合均匀,得到混合物A。
配置混合物B料，向计量罐B中加入550g水、8.5g巯基乙酸和6g维生素C并开启计量罐的搅拌系统，使得B料混合均匀,得到混合物B。
对反应釜进行升温操作，升温40℃，并开始滴加混合物A和混合物B，控制滴加速度，保证混合物A以及混合物B在4h内同时滴加完成，滴加完成后对反应釜进行保温2h后，开始向反应釜内添加过氧化氢，使得反应体系内的PH调节至7附近，之后进行出料，得到含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂。
实施例2
将1.5kg水、1.3kg丙烯醇聚氧乙烯醚(分子量2400)、500g烯丙基聚氧乙烯醚(分子量700)、9g过氧化氢和55g丙烯酸作为底料，一次性投入5L聚合反应釜中，同时开启搅拌，使得底物得以均匀混合，搅拌速度为70r/min。
配置混合物A料，向计量罐A中加入190g水、140g丙烯酸和25g富马酸，并开启计量罐的搅拌系统，使得A料混合均匀,得到混合物A。
配置混合物B料，向计量罐B中加入500g水、10g巯基丙酸和4.5g维生素C并开启计量罐的搅拌系统，使得B料混合均匀,得到混合物B。
对反应釜进行升温操作，升温40℃，并开始滴加混合物A和混合物B，控制滴加速度，保证混合物A以及混合物B在3h内同时滴加完成，滴加完成后对反应釜进行保温3h后，开始向反应釜内添加过氧化氢，使得反应体系内的PH调节至7附近，之后进行出料，得到含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂。
实施例3
将1.5kg水、1.8kg聚乙烯醇单甲醚(分子量2400)、350g烯丙基聚氧乙烯醚(分子量700)、9g过氧化氢和55g丙烯酸作为底料，一次性投入5L聚合反应釜中，同时开启搅拌，使得底物得以均匀混合，搅拌速度为70r/min。
配置混合物A料，向计量罐A中加入170g水、155g丙烯酸和20g富马酸，并开启计量罐的搅拌系统，使得A料混合均匀，得到混合物A。
配置混合物B料，向计量罐B中加入480g水、9g巯基丙酸和7g硫酸亚铁并开启计量罐的搅拌系统，使得B料混合均匀，得到混合物B。
对反应釜进行升温操作，升温40℃，并开始滴加混合物A和混合物B，控制滴加速度，保证混合物A以及混合物B在3.5h内同时滴加完成，滴加完成后对反应釜进行保温3h后，开始向反应釜内添加过氧化氢，使得反应体系内的PH调节至7附近，之后进行出料，得到含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂。
按照实施例1-3的原料配比以及加工步骤生产出相应的含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂，并且进行相关的测试，测定其净浆流动度，测量加过如下所示：
0h净浆流动度(mm) 1h净浆流动度(mm)
实施例1 259 220
实施例2 268 233
实施例3 262 219
本发明含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，本发明通过水溶液自由基聚合在反应釜中合成了含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂，过程简单，无复杂的操作程序，易于工业化，通过在反应釜中进行水溶液自由基聚合，合成具有分子主链具有羧基，分子链侧链为不同分子量的长链聚氧乙烯醚的梳妆大分子聚合物，在不同侧链长度的侧链作用下，能够增加聚羧酸分子链与水泥分子结合后的位阻效应，因而具有更好的分散效果，使得本减水剂能够具有更高的减水效率，相比于普通的减水剂，其本发明所制备的产物生产成本更低，并且制备过程简便，无多余的生产成本，具有较高的经济效益。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、将合成聚羧酸减水剂的底物添加到反应釜，并且将底物搅拌均匀；
(2)、配置混合物A和混合物B，并且调整好反应釜的温度，然后将混合物A和混合物B滴加到反应釜中；
(3)、添加氢氧化钠调节反应釜内部混合物的PH，反应结束后取出物料即可得到含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂。
2.根据权利要求1所述的一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，底物采用水、聚醚大单体A、聚醚大单体B、引发剂和丙烯酸，水、聚醚大单体A、聚醚大单体B、引发剂和丙烯酸的质量比为140-150：100-150：20-50：1：6-10，所加入的聚醚大单体A和聚醚大单体B总含量占聚合物分子单体总投料量的摩尔百分比15-25％，底物搅拌均匀时的搅拌速度为50-100r/min。
3.根据权利要求1所述的一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，聚醚大单体A采用聚氧乙烯醚类，聚醚大单体包括但不限于甲基丙烯基聚氧乙烯醚、聚乙烯醇单甲醚、烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯醇聚氧乙烯醚，聚醚大单体A的分子量为2000-4000，聚醚大单体A占聚合物单体原料总重量的75％-90％。
4.根据权利要求1所述的一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，聚醚大单体B采用烯丙基聚氧乙烯醚，聚醚大单体B的分子量为700，聚醚大单体B占聚合物单体原料总重量的8％-10％，引发剂采用过氧化氢，引发剂占聚合物单体原料总重量的0.5-1.5％。
5.根据权利要求1所述的一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，混合物A和混合物B滴加前反应釜初步搅拌并升温到35-45℃，温度达到设定范围时保温0.5-1h，混合物A和混合物B滴加的时间为2-5h小时，滴加后需要保温2-4h小时。
6.根据权利要求1所述的一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，混合物A为水、丙烯酸和富马酸的混合物，水、丙烯酸和富马酸的质量比为140：150-200：20-30。
7.根据权利要求1所述的一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，混合物B为水、助引发剂和分子量调节剂的混合物，水、助引发剂和分子量调节剂的质量比140-180：1：2-4。
8.根据权利要求7所述的一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述助引发剂采用还原剂，助引发剂包括但不局限于亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、硫代硫酸钠和维生素C，助引发剂占聚合物单体原料总重量的0.1％-1％，所述分子量调节剂包括但不限于巯基丙酸、巯基乙酸、硫代甘油和甲基丙烯磺酸钠，分子量调节剂占聚合物单体原料总重量的0.1％-1％。
9.根据权利要求1所述的一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，混合物的PH调节至6-8，得到的含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的聚合物分子链中包含由丙烯酸所带官能团所引入的羧基基官能团、由富马酸所带官能团所引入的连续羧基官能团以及由不同分子量的聚醚大单体所带官能团所引入的聚氧乙烯醚侧链。
10.根据权利要求6所述的一种含有多层次侧链长度的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所加入的丙烯酸含量占聚合物分子单体总投料量的摩尔百分比60-70％，所加入的富马酸占聚合物分子单体总投料量的摩尔百分比5-15％。
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