CN111939862A - 一种聚羧酸减水剂用生产设备及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚羧酸减水剂用生产设备及生产方法，安装板上安装有用于驱动所述搅拌组件动作的驱动结构，在所述反应桶的一侧上方连通设置有用于供反应物冷凝的冷却组件，所述冷却组件上设置有用于对气态的反应物降温的水冷机构，所述水冷机构连接所述驱动结构；向反应桶中分别加入20％水溶液的丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵、聚氧乙烯基烯丙酯大单体，通过向反应桶的底部加热并加入引发剂反应，在反应时通过驱动结构带动搅拌组件不断工作将反应桶中的大单体溶液充分混合，加快反应速率，同时被加热汽化的反应生成物通过冷却组件溢出，驱动结构带动所述水冷机构工作，不断对溢出的反应生成物降温，使反应生成物冷凝为液态。

Description

一种聚羧酸减水剂用生产设备及生产方法

技术领域

本发明涉及一种化工技术领域，具体是一种聚羧酸减水剂用生产设备及生产方法。

背景技术

聚羧酸减水剂是20世纪80年代中期开发出的一种新型高效混凝土超塑化剂，可明显提高混凝土的耐久性强度与流动性，已成为近年来世界许多国家混凝土工程界与材料界关注的热点,具有良好的研究与应用前景，同时也是目前世界上公认的应用前景最好和综合性能最优的减水剂。

聚羧酸减水剂中的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高。

目前现有的聚羧酸减水剂生产设备大多通过自由基水溶液共聚方法合成聚羧酸减水剂，将几大单体分别装入到搅拌器中，配合加热炉进行反应，反应后需要通过萃取等手段将产物分离，工序繁多，涉及设备繁杂，生产难度大。

发明内容

基于上述背景技术中所提到的现有技术中的不足之处，为此本发明提供了一种聚羧酸减水剂用生产设备及生产方法。

本发明通过采用如下技术方案克服以上技术问题，具体为：

一种聚羧酸减水剂用生产设备，包括台架和贯穿固定在所述台架上的反应桶，所述反应桶内转动安装有用于对单体拌和的搅拌组件，且在所述台架的一侧上方固定有安装板；

所述安装板上安装有用于驱动所述搅拌组件动作的驱动结构，在所述反应桶的一侧上方连通设置有用于供反应物冷凝的冷却组件，所述冷却组件上设置有用于对气态的反应物降温的水冷机构，所述水冷机构连接所述驱动结构；

在所述台架的下方四角均固定安装有用于同地面接触的支腿，所述台架上固定安装有同所述安装板贴合用于为所述水冷机构供水的水箱。

作为本发明进一步的方案：在所述安装板与所述反应桶之间水平固定有横梁，所述驱动结构包括安装在所述安装板上部的电动机和通过轴承转动安装在所述横梁上的蜗杆；

所述蜗杆的上端同所述电动机的输出端连接；所述水冷机构和所述搅拌组件均连接所述蜗杆。

作为本发明再进一步的方案：所述搅拌组件包括转动设置在所述反应桶内的搅拌轴、沿圆周固定在所述搅拌轴下部的多组搅拌叶、以及用于连接所述搅拌轴和所述蜗杆的第一传动件；

所述搅拌轴的上部穿过所述反应桶的上部并与之密封转动连接。

作为本发明再进一步的方案：所述反应桶的上部设置有供反应物加入到反应桶中的加料口，在所述反应桶的底部安装有用于将剩余的反应物排出的放液阀，且在所述搅拌轴的上部套设有同所述反应桶内壁固定的稳固架；

所述稳固架的中部设置有同所述搅拌轴转动套合的套筒，所述加料口上可拆卸连接有用于将反应桶密封的端盖。

作为本发明再进一步的方案：所述冷却组件包括贯穿密封连接在所述反应桶一侧上方的回流管和贯穿所述回流管并连通所述反应桶的冷凝管；

所述回流管内开设有空腔，所述冷凝管穿过所述空腔，所述水冷机构连通所述空腔。

作为本发明再进一步的方案：所述水冷机构包括安装在所述反应桶一侧下方的水泵和用于连接所述水泵与所述蜗杆的传动结构；所述水泵同所述回流管同侧设置，水泵的进口连通空腔的上部，空腔的下部通过进水管连通所述水箱。

作为本发明再进一步的方案：所述传动结构包括转动安装在所述横梁上并与所述蜗杆啮合的蜗轮和用于连接所述蜗轮与水泵中的叶轮的第二传动件；

所述水箱上部中央设置有用于向水箱中注入水液的注水管。

一种使用聚羧酸减水剂用生产设备生产聚羧酸减水剂的方法，包括如下步骤：

步骤一，配制溶液，将丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵、聚氧乙烯基烯丙酯大单体分别用去离子水配成浓度为20％的水溶液；

步骤二，添加反应物，通过加料口分批滴加丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵和聚氧乙烯基烯丙酯单体溶液、以及引发剂，滴加完毕后通过端盖将加料口封闭；

步骤三，启动反应，向反应桶的底部加热并开启电动机对反应物搅拌，加热至75℃时保温一段时间；

步骤四，生成物提取，在冷凝管的端口处放置烧杯，利用水冷机构对汽化的生成物降温，使之冷凝为液态并顺着冷凝管流入到烧杯中；

步骤五，调制，用浓度为20％的NaOH水溶液调节烧杯中的产物pH值至7～8，得到浓度约为20％的黄色或红棕色聚羧酸减水剂。

采用以上结构后，本发明相较于现有技术，具备以下优点：利用反应桶盛放丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵、聚氧乙烯基烯丙酯大单体，通过向反应桶的底部加热并加入引发剂反应，在反应时通过驱动结构带动搅拌组件不断工作将反应桶中的大单体溶液充分混合，加快反应速率，同时被加热汽化的反应生成物通过冷却组件溢出，驱动结构带动所述水冷机构工作，不断对溢出的反应生成物降温，使反应生成物冷凝为液态，便于收集回流。

附图说明

图1为聚羧酸减水剂用生产设备的结构示意图。

图2为聚羧酸减水剂用生产设备中稳固架和套筒的结构示意图。

图3为聚羧酸减水剂用生产设备中水箱和注水管的结构示意图。

图4为聚羧酸减水剂用生产设备中台架的结构示意图。

图中：1-台架；2-反应桶；3-加料口；4-安装板；5-电动机；6-蜗杆；7-第一传动件；8-搅拌轴；9-搅拌叶；10-稳固架；11-横梁；12-蜗轮；13-第二传动件；14-水泵；15-回流管；16-冷凝管；17-进水管；18-水箱；19-放液阀；20-支腿；21-套筒；22-注水管。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种聚羧酸减水剂用生产设备，包括台架1和贯穿固定在所述台架1上的反应桶2，所述反应桶2内转动安装有用于对单体拌和的搅拌组件，且在所述台架1的一侧上方固定有安装板4；所述安装板4上安装有用于驱动所述搅拌组件动作的驱动结构，在所述反应桶2的一侧上方连通设置有用于供反应物冷凝的冷却组件，所述冷却组件上设置有用于对气态的反应物降温的水冷机构，所述水冷机构连接所述驱动结构；在所述台架1的下方四角均固定安装有用于同地面接触的支腿20，所述台架1上固定安装有同所述安装板4贴合用于为所述水冷机构供水的水箱18；

向反应桶2中分别加入20％水溶液的丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵、聚氧乙烯基烯丙酯大单体，通过向反应桶2的底部加热并加入引发剂反应，在反应时通过驱动结构带动搅拌组件不断工作将反应桶2中的大单体溶液充分混合，加快反应速率，同时被加热汽化的反应生成物通过冷却组件溢出，驱动结构带动所述水冷机构工作，不断对溢出的反应生成物降温，使反应生成物冷凝为液态，便于收集回流。

在本发明的一个实施例中，在所述安装板4与所述反应桶2之间水平固定有横梁11，所述驱动结构包括安装在所述安装板4上部的电动机5和通过轴承转动安装在所述横梁11上的蜗杆6；

所述蜗杆6的上端同所述电动机5的输出端连接；所述水冷机构和所述搅拌组件均连接所述蜗杆6；

在电动机5接通电源后带动所述蜗杆6转动，转动的蜗杆6分别带动水冷机构和搅拌组件动作，搅拌组件对反应桶2中的反应物混合，加快反应速度，提高反应物利用率；同时反应生产的产物在加热的作用下蒸发为气态与反应物分离，利用水冷机构将汽化的产物液化分流。

在本发明的另一个实施例中，所述搅拌组件包括转动设置在所述反应桶2内的搅拌轴8、沿圆周固定在所述搅拌轴8下部的多组搅拌叶9、以及用于连接所述搅拌轴8和所述蜗杆6的第一传动件7；

所述搅拌轴8的上部穿过所述反应桶2的上部并与之密封转动连接；

通过电动机5带动蜗杆6转动，借助第一传动件7带动搅拌轴8转动，从而带动多组搅拌叶9跟随转动对加入到反应桶2中的反应物进行充分混合。

在本发明的又一个实施例中，所述反应桶2的上部设置有供反应物加入到反应桶2中的加料口3，在所述反应桶2的底部安装有用于将剩余的反应物排出的放液阀19，且在所述搅拌轴8的上部套设有同所述反应桶2内壁固定的稳固架10；

所述稳固架10的中部设置有同所述搅拌轴8转动套合的套筒21，所述加料口3上可拆卸连接有用于将反应桶2密封的端盖；

借助稳固架10可提高搅拌轴8上部的稳定性，提高搅拌轴8的转动同轴度，防止搅拌轴8在工作时跳动。

在本发明的又一个实施例中，所述冷却组件包括贯穿密封连接在所述反应桶2一侧上方的回流管15和贯穿所述回流管15并连通所述反应桶2的冷凝管16；

所述回流管15内开设有空腔，所述冷凝管16穿过所述空腔，所述水冷机构连通所述空腔；

在对反应桶2的底部加热时，生产的产物汽化并流入到冷凝管16中，当水冷机构工作时对穿过回流管15中的空腔的冷凝管16段进行降温，使得汽化的产物经过该段冷凝管16时被冷却成液态，从而流出液态的产物。

在本发明的又一个实施例中，所述水冷机构包括安装在所述反应桶2一侧下方的水泵14和用于连接所述水泵14与所述蜗杆6的传动结构；所述水泵14同所述回流管15同侧设置，水泵14的进口连通空腔的上部，空腔的下部通过进水管17连通所述水箱18；

在蜗杆6转动时通过传动结构带动所述水泵14工作，水泵14将水箱18中的冷水通过进水管17抽入到空腔中，对经过空腔的冷凝管16和冷凝管16内的气态产物进行降温，吸热后的冷水进入到水泵14中并排出，达到对气态产物冷却的作用。

在本发明的又一个实施例中，所述传动结构包括转动安装在所述横梁11上并与所述蜗杆6啮合的蜗轮12和用于连接所述蜗轮12与水泵14中的叶轮的第二传动件13；

所述水箱18上部中央设置有用于向水箱18中注入水液的注水管22；

通过蜗杆6转动带动蜗轮12转动，转动的蜗轮12通过第二传动件13带动水泵14中的叶轮转动，从而产生涡流，使得水箱18中的冷水流经空腔从水泵14排出。

一种使用上述实施例所述的聚羧酸减水剂用生产设备生产聚羧酸减水剂的方法，包括如下步骤：

步骤一，配制溶液，将丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵、聚氧乙烯基烯丙酯大单体分别用去离子水配成浓度为20％的水溶液；

步骤二，添加反应物，通过加料口分批滴加丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵和聚氧乙烯基烯丙酯单体溶液、以及引发剂，滴加完毕后通过端盖将加料口封闭；

步骤三，启动反应，向反应桶的底部加热并开启电动机对反应物搅拌，加热至75℃时保温一段时间；

步骤四，生成物提取，在冷凝管的端口处放置烧杯，利用水冷机构对汽化的生成物降温，使之冷凝为液态并顺着冷凝管流入到烧杯中；

步骤五，调制，用浓度为20％的NaOH水溶液调节烧杯中的产物pH值至7～8，得到浓度约为20％的黄色或红棕色聚羧酸减水剂。

以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

Claims (8)

1.一种聚羧酸减水剂用生产设备，包括台架(1)和贯穿固定在所述台架(1)上的反应桶(2)，其特征在于，所述反应桶(2)内转动安装有用于对单体拌和的搅拌组件，且在所述台架(1)的一侧上方固定有安装板(4)；

所述安装板(4)上安装有用于驱动所述搅拌组件动作的驱动结构，在所述反应桶(2)的一侧上方连通设置有用于供反应物冷凝的冷却组件，所述冷却组件上设置有用于对气态的反应物降温的水冷机构，所述水冷机构连接所述驱动结构；

在所述台架(1)的下方四角均固定安装有用于同地面接触的支腿(20)，所述台架(1)上固定安装有同所述安装板(4)贴合用于为所述水冷机构供水的水箱(18)。

2.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂用生产设备，其特征在于，在所述安装板(4)与所述反应桶(2)之间水平固定有横梁(11)，所述驱动结构包括安装在所述安装板(4)上部的电动机(5)和通过轴承转动安装在所述横梁(11)上的蜗杆(6)；

所述蜗杆(6)的上端同所述电动机(5)的输出端连接；所述水冷机构和所述搅拌组件均连接所述蜗杆(6)。

3.根据权利要求2所述的一种聚羧酸减水剂用生产设备，其特征在于，所述搅拌组件包括转动设置在所述反应桶(2)内的搅拌轴(8)、沿圆周固定在所述搅拌轴(8)下部的多组搅拌叶(9)、以及用于连接所述搅拌轴(8)和所述蜗杆(6)的第一传动件(7)；

所述搅拌轴(8)的上部穿过所述反应桶(2)的上部并与之密封转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种聚羧酸减水剂用生产设备，其特征在于，所述反应桶(2)的上部设置有供反应物加入到反应桶(2)中的加料口(3)，在所述反应桶(2)的底部安装有用于将剩余的反应物排出的放液阀(19)，且在所述搅拌轴(8)的上部套设有同所述反应桶(2)内壁固定的稳固架(10)；

所述稳固架(10)的中部设置有同所述搅拌轴(8)转动套合的套筒(21)，所述加料口(3)上可拆卸连接有用于将反应桶(2)密封的端盖。

5.根据权利要求2所述的一种聚羧酸减水剂用生产设备，其特征在于，所述冷却组件包括贯穿密封连接在所述反应桶(2)一侧上方的回流管(15)和贯穿所述回流管(15)并连通所述反应桶(2)的冷凝管(16)；

所述回流管(15)内开设有空腔，所述冷凝管(16)穿过所述空腔，所述水冷机构连通所述空腔。

6.根据权利要求5所述的一种聚羧酸减水剂用生产设备，其特征在于，所述水冷机构包括安装在所述反应桶(2)一侧下方的水泵(14)和用于连接所述水泵(14)与所述蜗杆(6)的传动结构；所述水泵(14)同所述回流管(15)同侧设置，水泵(14)的进口连通空腔的上部，空腔的下部通过进水管(17)连通所述水箱(18)。

7.根据权利要求6所述的一种聚羧酸减水剂用生产设备，其特征在于，所述传动结构包括转动安装在所述横梁(11)上并与所述蜗杆(6)啮合的蜗轮(12)和用于连接所述蜗轮(12)与水泵(14)中的叶轮的第二传动件(13)；

所述水箱(18)上部中央设置有用于向水箱(18)中注入水液的注水管(22)。

8.一种使用如权利要求1-7任一所述的聚羧酸减水剂用生产设备生产聚羧酸减水剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，配制溶液，将丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵、聚氧乙烯基烯丙酯大单体分别用去离子水配成浓度为20％的水溶液；

步骤二，添加反应物，通过加料口分批滴加丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵和聚氧乙烯基烯丙酯单体溶液、以及引发剂，滴加完毕后通过端盖将加料口封闭；

步骤三，启动反应，向反应桶的底部加热并开启电动机对反应物搅拌，加热至75℃时保温一段时间；

步骤四，生成物提取，在冷凝管的端口处放置烧杯，利用水冷机构对汽化的生成物降温，使之冷凝为液态并顺着冷凝管流入到烧杯中；

步骤五，调制，用浓度为20％的NaOH水溶液调节烧杯中的产物pH值至7～8，得到浓度约为20％的黄色或红棕色聚羧酸减水剂。

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