CN112279553A - 一种酯类聚羧酸减水剂配方及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种酯类聚羧酸减水剂配方，包括以下质量百分比的聚乙二醇单甲醚71～69％、甲基丙烯酸10～30％、消泡功能单体2～4％、对甲苯磺酸1～3％、对苯二酚4～6％、软水34～35％，巯基乙酸0.32～0.34％、过硫酸铵水溶液15～25、氢氧化钠溶液7.15～7.19％、引发剂2～4％、不饱和酰胺类小单体2～4％、防腐杀菌剂2～4％、增稠剂2～4％、中和剂2～4％、链转移剂2～4％和有机还原剂2～4％。该发明的技术效果为解决了消泡剂混合在减水剂中时，容易漂浮分层导致质量不稳定的情况，提高产品的性能和抗压强度与坍落度保持能力均表现优异。

Description

一种酯类聚羧酸减水剂配方及制备方法
技术领域
本发明涉及减水剂配方及工艺技术领域，具体为一种酯类聚羧酸减水剂配方及制备方法。
背景技术
聚羧酸减水剂已用于混凝土中。但聚羧酸减水剂有一定的引气作用，泡的大小不均匀，导致混凝土强度偏低，以及混凝土外观出现泡孔，从而影响美观。经查资料，解决这个问题，现有的技术主要是复配时，外加消泡剂与聚羧酸减水剂搅拌混合，然后包装成产品。可消泡剂易漂浮在聚羧酸减水剂，从而导致质量不稳定。这样导致客户投诉，技术服务员忙于应付。
对只合成聚羧酸减水剂的公司来说，醚类减水剂的大单体，是上游客户已做好的，一般难以对其化学改性。而酯类减水剂的大单体，需要聚羧酸减水剂合成公司自制，这样就提供了自己改性酯类大单体的可能。
通过查资料，酯类大单体改性，并未发现有以下方法：消泡功能单体、聚乙二醇单甲醚一起与甲基丙烯酸进行酯化反应，从而消泡功能单体形成大单体的一部分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酯类聚羧酸减水剂配方及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种酯类聚羧酸减水剂配方，包括以下质量百分比的聚乙二醇单甲醚71～69％、甲基丙烯酸10～30％、消泡功能单体2～4％、对甲苯磺酸1～3％、对苯二酚4～6％、软水34～35％，巯基乙酸0.32～0.34％、过硫酸铵水溶液15～25、氢氧化钠溶液7.15～7.19％、引发剂2～4％、不饱和酰胺类小单体2～4％、防腐杀菌剂2～4％、增稠剂2～4％、中和剂2～4％、链转移剂2～4％和有机还原剂2～4％。
优选的，所述消泡功能单体为聚丙二醇，聚丙二醇、聚丙二醇，其中聚丙二醇的分子量为1000，聚丙二醇的分子量为2000。
优选的，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为2000。
优选的，所述氢氧化钠溶液为30％的氢氧化钠溶液。
优选的，所述引发剂为为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或多种混合。
优选的，所述中和剂为氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种混合。
优选的，所述有机还原剂为L-抗坏血酸、N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺中的一种或多种混合。
优选的，所述防腐杀菌剂由5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮组成，在20℃时的密度为g/cm3≥1.30，PH为2.0～4.0。
优选的，所述链转移剂为由脂肪族硫醇和十二烷基硫醇组成的自由基聚合的链转移剂。
一种酯类聚羧酸减水剂的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一：添加剂的配制：将不饱和酰胺类小单体、链转移剂、有机还原剂搅拌混合0.5～1h，转速800～1000r/min；将引发剂加入步骤一的混合液中，混合搅拌0.25～0.5h，得到添加剂；
步骤二：调节剂的配制：在备料锅或备料缸中，加入去离子水，并置于高速分散机下；启动高速分散机，调档至300～500r/min下搅拌，按配方量，均匀加入防腐杀菌剂、增稠剂和中和剂，搅拌20～40min，制备成调节剂；
步骤三：将步骤一配制的添加剂与步骤二配制的调节剂置于热电偶反应釜中，保持温度50℃～60℃，持续搅拌1～2h，制备混溶剂乳液；
步骤四：然后在装有温度计、油浴锅、调速搅拌器、真空装置的三口烧瓶中加入聚丙二醇2000，聚乙二醇单甲醚、甲基丙烯酸、对甲苯磺酸和对苯二酚，
步骤五：将步骤四保持在110～130℃、真空度在-0.08MPa下反应5～7小时；接着降温至50～70℃出料，即得所需的酯化物；
步骤六：接着在装有温度计、调速搅拌器，回流冷凝管及滴加装置的四口烧瓶中，加入软水，然后搅拌并水浴加热至温度82～84℃；
步骤七：接着在步骤六的温度之下，用170～190分钟滴均匀滴加完加完混和液，其中的混合液由上述制备的酯化物、巯基乙酸、软水组成，在滴加混和液的同时，滴加过硫酸铵水溶液，200～220分钟滴完；
步骤八：最后滴加引发剂，其中的引发剂液滴完之后保温0.5～1.5小时，然后降温至40～60℃，加入30％氢氧化钠溶液，再加入添加剂以及调节剂混合均匀，即得本发明的具有消泡功能的酯类聚羧酸减水剂。
与现有技术相比，发明的有益效果是：
1、该酯类聚羧酸减水剂配方及制备方法，通过化学方法，在聚羧酸减水剂分子上接枝具有消泡功能的单体，解决了消泡剂混合在减水剂中时，容易漂浮分层导致质量不稳定的情况，提高产品的性能。
2、该酯类聚羧酸减水剂配方及制备方法，本发明提供的酯类聚羧酸减水剂的抗压强度和坍落度保持能力均表现优异，实现了酯类聚羧酸减水剂的产品性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种酯类聚羧酸减水剂配方，包括以下质量百分比的聚乙二醇单甲醚71～69％、甲基丙烯酸10～30％、消泡功能单体2～4％、对甲苯磺酸1～3％、对苯二酚4～6％、软水34～35％，巯基乙酸0.32～0.34％、过硫酸铵水溶液15～25、氢氧化钠溶液7.15～7.19％、引发剂2～4％、不饱和酰胺类小单体2～4％、防腐杀菌剂2～4％、增稠剂2～4％、中和剂2～4％、链转移剂2～4％和有机还原剂2～4％。
优选地，所述消泡功能单体为聚丙二醇，聚丙二醇、聚丙二醇，其中聚丙二醇的分子量为1000，聚丙二醇的分子量为2000。
优选地，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为2000。
优选地，所述氢氧化钠溶液为30％的氢氧化钠溶液。
优选地，所述引发剂为为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或多种混合。
优选地，所述中和剂为氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种混合。
优选地，所述有机还原剂为L-抗坏血酸、N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺中的一种或多种混合。
优选地，所述防腐杀菌剂由5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮组成，在20℃时的密度为g/cm3≥1.30，PH为2.0～4.0。
优选地，所述链转移剂为由脂肪族硫醇和十二烷基硫醇组成的自由基聚合的链转移剂。
一种酯类聚羧酸减水剂的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一：添加剂的配制：将不饱和酰胺类小单体、链转移剂、有机还原剂搅拌混合0.5～1h，转速800～1000r/min；将引发剂加入步骤一的混合液中，混合搅拌0.25～0.5h，得到添加剂；
步骤二：调节剂的配制：在备料锅或备料缸中，加入去离子水，并置于高速分散机下；启动高速分散机，调档至300～500r/min下搅拌，按配方量，均匀加入防腐杀菌剂、增稠剂和中和剂，搅拌20～40min，制备成调节剂；
步骤三：将步骤一配制的添加剂与步骤二配制的调节剂置于热电偶反应釜中，保持温度50℃～60℃，持续搅拌1～2h，制备混溶剂乳液；
步骤四：然后在装有温度计、油浴锅、调速搅拌器、真空装置的三口烧瓶中加入聚丙二醇2000，聚乙二醇单甲醚、甲基丙烯酸、对甲苯磺酸和对苯二酚，
步骤五：将步骤四保持在110～130℃、真空度在-0.08MPa下反应5～7小时；接着降温至50～70℃出料，即得所需的酯化物；
步骤六：接着在装有温度计、调速搅拌器，回流冷凝管及滴加装置的四口烧瓶中，加入软水，然后搅拌并水浴加热至温度82～84℃；
步骤七：接着在步骤六的温度之下，用170～190分钟滴均匀滴加完加完混和液，其中的混合液由上述制备的酯化物、巯基乙酸、软水组成，在滴加混和液的同时，滴加过硫酸铵水溶液，200～220分钟滴完；
步骤八：最后滴加引发剂，其中的引发剂液滴完之后保温0.5～1.5小时，然后降温至40～60℃，加入30％氢氧化钠溶液，再加入添加剂以及调节剂混合均匀，即得本发明的具有消泡功能的酯类聚羧酸减水剂。
在保证步骤一、步骤二和步骤三不变的情况下，按照以下实施例制备该酯类聚羧酸减水剂：
实施例一
酯化配方：在装有温度计、油浴锅、调速搅拌器、真空装置的三口烧瓶中加入4％聚丙二醇2000，69％聚乙二醇单甲醚2000、甲基丙烯酸20％、对甲苯磺酸2％、对苯二酚5％，在120℃、真空度在-0.08MPa下反应6小时，然后降温至60℃出料，即得所需的酯化物。
聚合配方：在装有温度计、调速搅拌器，回流冷凝管及滴加装置的四口烧瓶中，加入75克软水，然后搅拌并水浴加热至温度83℃，在此温度之下，用180分钟滴均匀滴加完加完混和液(上述制备的酯化物114克、0.98克巯基乙酸、28.5克软水组成的混合液)，在滴加混和液的同时，滴加2.87％过硫酸铵水溶液60克，210分钟滴完，引发剂液滴完之后保温1小时，然后降温至50℃，加入30％氢氧化钠溶液21.52克，即得本发明的具有消泡功能的酯类聚羧酸减水剂。
实施例二
酯化配方：在装有温度计、油浴锅、调速搅拌器、真空装置的三口烧瓶中加入4％聚丙二醇1000，69％聚乙二醇单甲醚2000、甲基丙烯酸20％、对甲苯磺酸2％、对苯二酚5％，在120℃、真空度在-0.08MPa下反应6小时，然后降温至60℃出料，即得所需的酯化物。
聚合配方：在装有温度计、调速搅拌器，回流冷凝管及滴加装置的四口烧瓶中，加入75克软水，然后搅拌并水浴加热至温度83℃，在此温度之下，用180分钟滴均匀滴加完加完混和液(上述制备的酯化物114克、0.98克巯基乙酸、28.5克软水组成的混合液)，在滴加混和液的同时，滴加2.87％过硫酸铵水溶液60克，210分钟滴完，引发剂液滴完之后保温1小时，然后降温至50℃，加入30％氢氧化钠溶液21.52克，即得本发明的具有消泡功能的酯类聚羧酸减水剂。
实施例三
酯化配方：在装有温度计、油浴锅、调速搅拌器、真空装置的三口烧瓶中加入2％聚丙二醇2000、71％聚乙二醇单甲醚2000、甲基丙烯酸20％、对甲苯磺酸2％、对苯二酚5％，在120℃、真空度在-0.08MPa下反应6小时，然后降温至60℃出料，即得所需的酯化物。
聚合配方：在装有温度计、调速搅拌器，回流冷凝管及滴加装置的四口烧瓶中，加入75克软水，然后搅拌并水浴加热至温度83℃，在此温度之下，用180分钟滴均匀滴加完加完混和液(上述制备的酯化物114克、0.98克巯基乙酸、28.5克软水组成的混合液)，在滴加混和液的同时，滴加2.87％过硫酸铵水溶液60克，210分钟滴完，引发剂液滴完之后保温1小时，然后降温至50℃，加入30％氢氧化钠溶液21.52克，即得本发明的具有消泡功能的酯类聚羧酸减水剂。
实施例四
酯化配方：在装有温度计、油浴锅、调速搅拌器、真空装置的三口烧瓶中加入2％聚丙二醇1000、71％聚乙二醇单甲醚2000、甲基丙烯酸20％、对甲苯磺酸2％、对苯二酚5％，在120℃、真空度在-0.08MPa下反应6小时，然后降温至60℃出料，即得所需的酯化物。
聚合配方：在装有温度计、调速搅拌器，回流冷凝管及滴加装置的四口烧瓶中，加入75克软水，然后搅拌并水浴加热至温度83℃，在此温度之下，用180分钟滴均匀滴加完加完混和液(上述制备的酯化物114克、0.98克巯基乙酸、28.5克软水组成的混合液)，在滴加混和液的同时，滴加2.87％过硫酸铵水溶液60克，210分钟滴完，引发剂液滴完之后保温1小时，然后降温至50℃，加入30％氢氧化钠溶液21.52克，即得本发明的具有消泡功能的酯类聚羧酸减水剂。
对比实施例
酯化配方：在装有温度计、油浴锅、调速搅拌器、真空装置的三口烧瓶中加入73％聚乙二醇单甲醚2000、甲基丙烯酸20％、对甲苯磺酸2％、对苯二酚5％，在120℃、真空度在-0.08MPa下反应6小时，然后降温至60℃出料，即得所需的酯化物。
聚合配方：在装有温度计、调速搅拌器，回流冷凝管及滴加装置的四口烧瓶中，加入75克软水，然后搅拌并水浴加热至温度83℃，在此温度之下，用180分钟滴均匀滴加完加完混和液(上述制备的酯化物114克、0.98克巯基乙酸、28.5克软水组成的混合液)，在滴加混和液的同时，滴加2.87％过硫酸铵水溶液60克，210分钟滴完，引发剂液滴完之后保温1小时，然后降温至50℃，加入30％氢氧化钠溶液21.52克，即得本发明的具有消泡功能的酯类聚羧酸减水剂。
实验一：分别使用实施例一、实施例二、实施例三、实施例四以及对比实施例中制备的酯类聚羧酸减水剂分别进行应用评价实验，其中的配合比(水泥：450、中砂：640、面砂：160、小石头：380、大石头：720，减水剂掺量：0.5％)。实验数据如下表所示：
Figure BDA0002705380790000091
实验结果：从评价结果来看，对比实施例3天抗压强度、7天抗压强度都比实施例一、实施例二、实施例三、实施例四要小。混凝土外观对比例也差于所有实施例。从而可知，本发明是有效果的。
：对上述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五以及对比例制备的丙烯酸乳液以及现有技术中的丙烯酸乳分别进行抗收缩开裂性能的检测，其中的抗收缩开裂性能由抗压强度和抗折强度来体现，实验数据如下表格所示：
Figure BDA0002705380790000092
实验结果：实施例一、实施例二、实施例三、实施例四以及对比例制备的丙烯酸乳液的抗收缩开裂性能相当，并且明显高于现有技术的丙烯酸乳液的抗收缩开裂性能。
发明的有益效果是：该酯类聚羧酸减水剂配方及制备方法，通过化学方法，在聚羧酸减水剂分子上接枝具有消泡功能的单体，解决了消泡剂混合在减水剂中时，容易漂浮分层导致质量不稳定的情况，提高产品的性能。该酯类聚羧酸减水剂配方及制备方法，本发明提供的酯类聚羧酸减水剂的抗压强度和坍落度保持能力均表现优异，实现了酯类聚羧酸减水剂的产品性能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种酯类聚羧酸减水剂配方，其特征在于：包括以下质量百分比的聚乙二醇单甲醚71～69％、甲基丙烯酸10～30％、消泡功能单体2～4％、对甲苯磺酸1～3％、对苯二酚4～6％、软水34～35％，巯基乙酸0.32～0.34％、过硫酸铵水溶液15～25、氢氧化钠溶液7.15～7.19％、引发剂2～4％、不饱和酰胺类小单体2～4％、防腐杀菌剂2～4％、增稠剂2～4％、中和剂2～4％、链转移剂2～4％和有机还原剂2～4％。
2.如权利要求1所述的一种酯类聚羧酸减水剂配方，其特征在于：所述消泡功能单体为聚丙二醇，聚丙二醇、聚丙二醇，其中聚丙二醇的分子量为1000，聚丙二醇的分子量为2000。
3.如权利要求1所述的一种酯类聚羧酸减水剂配方，其特征在于：所述聚乙二醇单甲醚的分子量为2000。
4.如权利要求1所述的一种酯类聚羧酸减水剂配方，其特征在于：所述氢氧化钠溶液为30％的氢氧化钠溶液。
5.如权利要求1所述的一种酯类聚羧酸减水剂配方，其特征在于：所述引发剂为为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或多种混合。
6.如权利要求1所述的一种酯类聚羧酸减水剂配方，其特征在于：所述中和剂为氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种混合。
7.如权利要求1所述的一种酯类聚羧酸减水剂配方，其特征在于：所述有机还原剂为L-抗坏血酸、N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺中的一种或多种混合。
8.如权利要求1所述的一种酯类聚羧酸减水剂配方，其特征在于：所述防腐杀菌剂由5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮组成，在20℃时的密度为g/cm3≥1.30，PH为2.0～4.0。
9.如权利要求1所述的一种酯类聚羧酸减水剂配方，其特征在于：所述链转移剂为由脂肪族硫醇和十二烷基硫醇组成的自由基聚合的链转移剂。
10.一种酯类聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一：添加剂的配制：将不饱和酰胺类小单体、链转移剂、有机还原剂搅拌混合0.5～1h，转速800～1000r/min；将引发剂加入步骤一的混合液中，混合搅拌0.25～0.5h，得到添加剂；
步骤二：调节剂的配制：在备料锅或备料缸中，加入去离子水，并置于高速分散机下；启动高速分散机，调档至300～500r/min下搅拌，按配方量，均匀加入防腐杀菌剂、增稠剂和中和剂，搅拌20～40min，制备成调节剂；
步骤三：将步骤一配制的添加剂与步骤二配制的调节剂置于热电偶反应釜中，保持温度50℃～60℃，持续搅拌1～2h，制备混溶剂乳液；
步骤四：然后在装有温度计、油浴锅、调速搅拌器、真空装置的三口烧瓶中加入聚丙二醇2000，聚乙二醇单甲醚、甲基丙烯酸、对甲苯磺酸和对苯二酚，
步骤五：将步骤四保持在110～130℃、真空度在-0.08MPa下反应5～7小时；接着降温至50～70℃出料，即得所需的酯化物；
步骤六：接着在装有温度计、调速搅拌器，回流冷凝管及滴加装置的四口烧瓶中，加入软水，然后搅拌并水浴加热至温度82～84℃；
步骤七：接着在步骤六的温度之下，用170～190分钟滴均匀滴加完加完混和液，其中的混合液由上述制备的酯化物、巯基乙酸、软水组成，在滴加混和液的同时，滴加过硫酸铵水溶液，200～220分钟滴完；
步骤八：最后滴加引发剂，其中的引发剂液滴完之后保温0.5～1.5小时，然后降温至40～60℃，加入30％氢氧化钠溶液，再加入添加剂以及调节剂混合均匀，即得本发明的具有消泡功能的酯类聚羧酸减水剂。
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