DE112020007177T5 - Solid polycarboxylic acid superplasticizer and method of making same - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung stellt ein festes Polycarbonsäure-Fließmittel und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereit. Das Herstellungsverfahren umfasst: Schmelzen eines Polyetherpolyolmonomers und eines hochverzweigten Monomers zu einer Flüssigkeit; Zugeben eines Initiators zu der Flüssigkeit, Rühren und dann Zugeben einer ungesättigten Carbonsäure und eines Kettenübertragungsmittels, um eine gemischte Lösung zu erhalten; und Durchführen einer Alterungsbehandlung an der gemischten Lösung und dann Kühlen und Verfestigen, um das feste Polycarbonsäure-Fließmittel zu erhalten. Gemäß dem festen Polycarbonsäure-Fließmittel in der vorliegenden Erfindung wird das hochverzweigte Monomer hinzugefügt, so dass die Anforderungen an die Viskosität während der Polymerisation reduziert werden, die Verarbeitbarkeit des Betons im Betonevaluationsprozess besser ist, es keine Phänomene wie Ausbluten, Mörtelbluten und Steinaustritt gibt und unter der Bedingung eines niedrigen Wasser-Zement-Verhältnisses die Viskosität des Betons verringert werden kann. Darüber hinaus kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das wasserfreie feste Polycarbonsäure-Fließmittel nach Beendigung der Herstellung gewonnen werden. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Fließmittel in Stammlösung kann ein pulverförmiges Polycarbonsäure-Fließmittel durch Sprühtrocknung gewonnen werden. Verglichen mit dem pulverförmigen Polycarbonsäure-Fließmittel reduziert das feste Polycarbonsäure-Fließmittel die Produktionskosten und die Kosten für den Transport über weite Strecken erheblich.The present invention provides a solid polycarboxylic acid flow agent and a method for its manufacture. The manufacturing process includes: melting a polyether polyol monomer and a highly branched monomer into a liquid; adding an initiator to the liquid, stirring, and then adding an unsaturated carboxylic acid and a chain transfer agent to obtain a mixed solution; and subjecting the mixed solution to an aging treatment and then cooling and solidifying to obtain the polycarboxylic acid solid flow agent. According to the solid polycarboxylic acid superplasticizer in the present invention, the highly branched monomer is added, so that the viscosity requirements during polymerization are reduced, the workability of the concrete in the concrete evaluation process is better, there are no phenomena such as bleeding, mortar bleeding and stone oozing and under under the condition of low water-cement ratio, the viscosity of the concrete can be reduced. In addition, according to the process of the present invention, the anhydrous solid polycarboxylic acid superplasticizer can be recovered after completion of the preparation. In contrast to the conventional flux in stock solution, a powdered polycarboxylic acid flux can be obtained by spray drying. Compared with the powdery polycarboxylic acid superplasticizer, the solid polycarboxylic acid superplasticizer greatly reduces the production cost and long-distance transportation cost.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Betonzusatzmittel, insbesondere auf ein festes Polycarbonsäure-Fließmittel und dessen Herstellungsverfahren.The invention relates to the field of concrete additives, in particular to a solid polycarboxylic acid superplasticizer and its production process.
Technologischer HintergrundTechnological background
Fließmittel sind in der heutigen Betonindustrie ein unverzichtbarer und wichtiger Bestandteil. Von der ersten Generation gewöhnlicher Fließmittel auf Lignosulfonatbasis über die zweite Generation von Fließmitteln auf Naphthalinbasis, Melaminbasis, Aminosulfonatbasis, Fettsäurebasis und anderen Hochleistungsfließmitteln bis hin zur aktuellen dritten Generation von Hochleistungsfließmitteln auf Polycarbonsäurebasis hat jedes Fließmittel seine eigenen einzigartigen Vorteile; insbesondere das Hochleistungsfließmittel auf Polycarbonsäurebasis ist heute das am weitesten verbreitete Fließmittel in Beton und wurde bereits bei verschiedenen Großprojekten eingesetzt.Superplasticizers are an indispensable and important component in today's concrete industry. From the first generation of ordinary lignosulfonate-based superplasticizers, through the second generation of naphthalene-based, melamine-based, aminosulfonate-based, fatty acid-based and other high-performance superplasticizers, to the current third-generation polycarboxylic acid-based superplasticizer, each superplasticizer has its own unique advantages; in particular, the high-performance plasticizer based on polycarboxylic acid is the most widely used plasticizer in concrete today and has already been used in various large-scale projects.
Die meisten auf dem Markt befindlichen Fließmittel auf Polycarbonsäurebasis basieren jedoch hauptsächlich auf der Verwendung von Mutterlauge, und der Feststoffgehalt des Produkts beträgt in der Regel etwa 40-50 %, was die Transportkosten erhöht und ihre Anwendung im Bauwesen wie Spritzbeton und Trockenmörtel einschränkt. Obwohl es jetzt möglich ist, die Mutterlauge des Fließmittels durch Sprühtrocknung direkt in pulverförmige Polycarbonsäure umzuwandeln, hat die Sprühtrocknung einen hohen Energieverbrauch, Produktverluste während der Trocknung und Sicherheitsprobleme bei der Produktion.However, most polycarboxylic acid-based superplasticizers on the market are mainly based on the use of mother liquor, and the solid content of the product is usually about 40-50%, which increases the cost of transportation and limits its application in construction such as shotcrete and dry mortar. Although it is now possible to convert the superplasticizer mother liquor directly into powdered polycarboxylic acid by spray drying, spray drying has high energy consumption, product losses during drying, and safety problems in production.
Es ist zu beachten, dass die im technologischen Hintergrund offenbarten Informationen nur zum besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung dienen und daher Informationen enthalten können, die nicht zum allgemein bekannten Stand der Technik gehören.It should be noted that the information disclosed in the background technology is only for enhancement of understanding of the background of the invention and therefore it may contain information that does not belong to the well-known prior art.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Mängel des Standes der Technik zu überwinden und ein festes Polycarbonsäure-Fließmittel mit guter Verarbeitbarkeit und niedrigen Produktions- und Transportkosten bereitzustellen.The aim of the present invention is to overcome the deficiencies of the prior art and to provide a solid polycarboxylic acid superplasticizer with good processability and low production and transportation costs.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, werden in der vorliegenden Erfindung die folgenden technischen Lösungen angewandt:
- ein Verfahren zur Herstellung eines festen Polycarbonsäure-Fließmittels, umfassend:
- Schmelzen eines Polyether-Monomers und eines hochverzweigten Monomers zu einer Flüssigkeit;
- Zugabe eines Initiators zu der Flüssigkeit, Rühren und anschließende Zugabe einer ungesättigten Carbonsäure und eines Kettenübertragungsmittels, um eine gemischte Lösung zu erhalten; und
- die gemischte Lösung einer Alterungsbehandlung zu unterziehen und anschließend abzukühlen und zu verfestigen, um das feste Polycarbonsäure-Fließmittel zu erhalten.
- a process for preparing a solid polycarboxylic acid flow agent comprising:
- melting a polyether monomer and a highly branched monomer into a liquid;
- adding an initiator to the liquid, stirring, and then adding an unsaturated carboxylic acid and a chain transfer agent to obtain a mixed solution; and
- to subject the mixed solution to an aging treatment, and then to cool and solidify it to obtain the polycarboxylic acid solid superplasticizer.
In einigen Ausführungsformen beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der einzelnen Rohstoffe, die Zugabemenge des Polyethermonomers 82-89%, die Zugabemenge des hochverzweigten Monomers 0,4-3%, die Zugabemenge der ungesättigten Carbonsäure 7-11%, die Zugabemenge des Kettenübertragungsmittels 0,2-0,7% und die Zugabemenge des Initiators 0,4-1,5%.In some embodiments, based on the total mass of each raw material, the addition amount of the polyether monomer is 82-89%, the addition amount of the hyperbranched monomer is 0.4-3%, the addition amount of the unsaturated carboxylic acid is 7-11%, the addition amount of the chain transfer agent is 0, 2-0.7% and the addition amount of the initiator 0.4-1.5%.
In einigen Ausführungsformen ist das Polyethermonomer ausgewählt aus einem oder mehreren von Methallylpolyoxyethylenether, Isopentenolpolyoxyethylenether und Hydroxybutylpolyoxyethylenether, und das Molekulargewicht des Polyethermonomers beträgt 1200-5000, vorzugsweise 2000-4000.In some embodiments, the polyether monomer is selected from one or more of methallyl polyoxyethylene ether, isopentenol polyoxyethylene ether, and hydroxybutyl polyoxyethylene ether, and the molecular weight of the polyether monomer is 1200-5000, preferably 2000-4000.
In einigen Ausführungsformen hat das hochverzweigte Monomer eine Struktur, die durch die Formel I dargestellt wird, in der n eine ganze Zahl von 1-15 ist, m eine ganze Zahl von 1-10 ist, x eine ganze Zahl von 1-10 ist und y eine ganze Zahl von 1-10 ist,
In einigen Ausführungsformen sind die Initiatoren ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden Stoffe: Benzoylperoxid, Dodecanoylperoxid, Ammoniumpersulfat, Kaliumpersulfat, Natriumpersulfat, Azodiisobutyronitril, Azodiisoheptannitril, Azodiisovaleronitril, Azodicyclohexylcarbonitril, Dimethyl-2,2'-azobis(2-methylpropionat), Dicyclohexylperoxydicarbonat und Dicetylperoxydicarbonat.In some embodiments, the initiators are selected from one or more of the following: benzoyl peroxide, dodecanoyl peroxide, ammonium persulfate, potassium persulfate, sodium persulfate, azodiisobutyronitrile, azodiisoheptanenitrile, azodiisovaleronitrile, azodicyclohexylcarbonitrile, dimethyl 2,2'-azobis(2-methylpropionate), dicyclohexyl peroxydicarbonate, and dicetyl peroxydicarbonate .
In einigen Ausführungsformen ist die ungesättigte Carbonsäure aus einer oder mehreren der folgenden Säuren ausgewählt: Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäureanhydrid, Maleinsäure und Fumarsäure.In some embodiments, the unsaturated carboxylic acid is selected from one or more of the following acids: acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic anhydride, maleic acid, and fumaric acid.
In einigen Ausführungsformen wird das Kettenübertragungsmittel aus einem oder mehreren der folgenden Stoffe ausgewählt: Natriummethacrylatsulfonat, Natriumallylatsulfonat, Mercaptoessigsäure, Mercaptopropionsäure, Mercaptoethanol, n-Dodecylmercaptan, Natriumhypophosphit, Natriumvinylsulfonat, Natriumpropenylsulfonat und Natriumstyrolsulfonat.In some embodiments, the chain transfer agent is selected from one or more of the following: sodium methacrylate sulfonate, sodium allylate sulfonate, mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, mercaptoethanol, n-dodecyl mercaptan, sodium hypophosphite, sodium vinyl sulfonate, sodium propenyl sulfonate, and sodium styrene sulfonate.
In einigen Ausführungsformen werden die ungesättigte Carbonsäure und das Kettenübertragungsmittel tröpfchenweise zu der Flüssigkeit gegeben, und die Tropfzeit beträgt 0,5-2 Stunden.In some embodiments, the unsaturated carboxylic acid and chain transfer agent are added to the liquid dropwise and the drop time is 0.5-2 hours.
In einigen Ausführungsformen beträgt die Dauer der Alterungsbehandlung 0,5-3 Stunden.In some embodiments, the duration of the aging treatment is 0.5-3 hours.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein festes Polycarbonsäure-Fließmittel zur Verfügung, das nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wird.In another aspect, the present invention provides a polycarboxylic acid solid flow agent made by the process described above.
Das feste Polycarbonsäure-Fließmittel der vorliegenden Erfindung hat geringere Anforderungen an die Viskosität während der Polymerisation aufgrund der Zugabe von hochverzweigten Monomeren, und es weist eine gute Verarbeitbarkeit auf Beton im Prozess der Betonevaluation auf und es weist keine Phänomene wie Blutungen, Mörtelblutungen undSteinaustritt auf. und unter der Bedingung eines niedrigen Wasser-Zement-Verhältnisses, wird die Betonviskosität reduziert. Darüber hinaus kann nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das wasserfreie feste Polycarbonsäure-Fließmittelprodukt nach Beendigung der Zubereitung erhalten werden. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Wasserlösungsmittel kann ein pulverförmiges Polycarbonsäure-Fließmittel erst nach der Sprühtrocknung gewonnen werden. Im Vergleich zum pulverförmigen Polycarbonsäure-Fließmittel senkt das feste Polycarbonsäure-Fließmittel die Produktionskosten und die Kosten für den Transport über lange Strecken erheblich.The polycarboxylic acid solid superplasticizer of the present invention has reduced viscosity requirements during polymerization due to the addition of highly branched monomers, and has good workability on concrete in the concrete evaluation process, and has no phenomena such as bleeding, mortar bleeding and stone exudation. and under the condition of low water-cement ratio, concrete viscosity is reduced. Furthermore, according to the process of the present invention, the anhydrous solid polycarboxylic acid flow agent product can be obtained after the completion of the preparation. Unlike the conventional water solvent, a powdered polycarboxylic acid superplasticizer can only be obtained after spray drying. Compared with the powdery polycarboxylic acid superplasticizer, the solid polycarboxylic acid superplasticizer greatly reduces the production cost and long-distance transportation cost.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed Description of Preferred Embodiments
Die technische Lösung der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der spezifischen Ausführungsformen beschrieben, die nur zur Veranschaulichung dienen und die vorliegende Erfindung in keiner Weise einschränken.The technical solution of the present invention is described below by means of the specific embodiments, which are only illustrative and do not limit the present invention in any way.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines festen Polycarbonsäure-Fließmittels zur Verfügung, das die folgenden Schritte umfasst:
- Schmelzen eines Polyether-Monomers und eines hochverzweigten Monomers zu einer Flüssigkeit;
- Zugabe eines Initiators zu der Flüssigkeit, Rühren und anschließende Zugabe einer ungesättigten Carbonsäure und eines Kettenübertragungsmittels, um eine gemischte Lösung zu erhalten; und
- die gemischte Lösung einer Alterungsbehandlung zu unterziehen und anschließend abzukühlen und zu verfestigen, um das feste Polycarbonsäure-Fließmittel zu erhalten.
- melting a polyether monomer and a highly branched monomer into a liquid;
- adding an initiator to the liquid, stirring, and then adding an unsaturated carboxylic acid and a chain transfer agent to obtain a mixed solution; and
- to subject the mixed solution to an aging treatment, and then to cool and solidify it to obtain the polycarboxylic acid solid superplasticizer.
Bezogen auf die Gesamtmasse der einzelnen Rohstoffe beträgt die Zugabemenge des Polyethermonomers 82-89%, die Zugabemenge des hochverzweigten Monomers 0,4-3%, die Zugabemenge der ungesättigten Carbonsäure 7-11%, die Zugabemenge des Kettenübertragungsmittels 0,2-0,7% und die Zugabemenge des Initiators 0,4-1,5%.Based on the total mass of each raw material, the addition amount of polyether monomer is 82-89%, the addition amount of hyperbranched monomer is 0.4-3%, the addition amount of unsaturated carboxylic acid is 7-11%, the addition amount of chain transfer agent is 0.2-0.7% % and the addition amount of the initiator 0.4-1.5%.
Das Polyethermonomer und das hochverzweigte Monomer werden zunächst bei einem bestimmten Temperaturbereich zu einer Flüssigkeit geschmolzen. Das Polyether-Monomer kann zuerst vollständig geschmolzen werden, gefolgt von der Zugabe des hochverzweigten Monomers zum Schmelzen. Die Schmelztemperatur kann auf 65-100 °C eingestellt werden.The polyether monomer and the hyperbranched monomer are first melted into a liquid at a specific temperature range. The polyether monomer can be fully melted first, followed by addition of the hyperbranched monomer to melt. The melting temperature can be adjusted to 65-100 °C.
Das Polyethermonomer ist ausgewählt aus einem oder mehreren von Methallylpolyoxyethylenether, Isopentenolpolyoxyethylenether und Hydroxybutylpolyoxyethylenether, und das Molekulargewicht des Polyethermonomers beträgt 1200-5000, vorzugsweise 2000-4000.The polyether monomer is selected from one or more of methallyl polyoxyethylene ether, isopentenol polyoxyethylene ether and hydroxybutyl polyoxyethylene ether, and the molecular weight of the polyether monomer is 1200-5000, preferably 2000-4000.
Das hochverzweigte Monomer, das in der Erfindung verwendet wird, ist ein Polymer, das durch statistisches Blockieren von Ethylenoxid und Propylenoxid mit Polyethylenpolyamin (als Rohmaterial) erhalten wird, das eine Struktur hat, die durch die Formel I dargestellt wird, wobei n die Additionszahl von Ethylenoxid (EO) darstellt, darstellt, die eine ganze Zahl von 1-15, vorzugsweise eine ganze Zahl von 3-10 ist, und m die Additionszahl von Propylenoxid (PO) darstellt, die eine ganze Zahl von 1-10, vorzugsweise eine ganze Zahl von 2-6 ist, x eine ganze Zahl von 1-10 ist und y eine ganze Zahl von 1-10 ist,
Nachdem sowohl das Polyethermonomer als auch das hochverzweigte Monomer zu einer Flüssigkeit geschmolzen sind, wird ein Initiator in die Flüssigkeit gegeben und gerührt. Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Initiator ist ein öllöslicher Initiator, der aus einem oder mehreren der folgenden Stoffe ausgewählt ist: Benzoylperoxid, Dodecanoylperoxid, Ammoniumpersulfat, Kaliumpersulfat, Natriumpersulfat, Azodiisobutyronitril, Azodiisoheptannitril, Azodiisovaleronitril, Azodicyclohexylcarbonitril, Dimethyl-2,2'-azobis(2-methylpropionat), Dicyclohexylperoxydicarbonat und Dicetylperoxydicarbonat. Die Rührzeit beträgt in der Regel 5-10 Minuten.After both the polyether monomer and the hyperbranched monomer are melted into a liquid, an initiator is added to the liquid and stirred. The initiator used in the present invention is an oil-soluble initiator selected from one or more of the following: benzoyl peroxide, dodecanoyl peroxide, ammonium persulfate, potassium persulfate, sodium persulfate, azodiisobutyronitrile, azodiisoheptanenitrile, azodiisovaleronitrile, azodicyclohexylcarbonitrile, dimethyl-2,2'-azobis( 2-methylpropionate), dicyclohexyl peroxydicarbonate and dicetyl peroxydicarbonate. The stirring time is usually 5-10 minutes.
Nach Zugabe und Rühren des Initiators werden der Flüssigkeit ungesättigte Carbonsäure und Kettenübertragungsmittel zugesetzt. Die ungesättigte Carbonsäure und das Kettenübertragungsmittel können zunächst gemischt und dann gleichzeitig zugegeben werden. Die Zugabe erfolgt vorzugsweise tröpfchenweise, und die Tropfzeit beträgt 0,5-2 Stunden.After adding and stirring the initiator, unsaturated carboxylic acid and chain transfer agent are added to the liquid. The unsaturated carboxylic acid and chain transfer agent can be mixed first and then added simultaneously. The addition is preferably done dropwise and the dropping time is 0.5-2 hours.
Die in der Erfindung verwendete ungesättigte Carbonsäure wird aus einer oder mehreren der folgenden Säuren ausgewählt: Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäureanhydrid, Maleinsäure und Fumarsäure.The unsaturated carboxylic acid used in the invention is selected from one or more of the following acids: acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic anhydride, maleic acid and fumaric acid.
Das in der Erfindung verwendete Kettenübertragungsmittel ist ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden Stoffe: Natriummethacrylatsulfonat, Natriumallylatsulfonat, Mercaptoessigsäure, Mercaptopropionsäure, Mercaptoethanol, n-Dodecylmercaptan, Natriumhypophosphit, Natriumvinylsulfonat, Natriumpropenylsulfonat und Natriumstyrolsulfonat.The chain transfer agent used in the invention is selected from one or more of the following: sodium methacrylate sulfonate, sodium allylate sulfonate, mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, mercaptoethanol, n-dodecyl mercaptan, sodium hypophosphite, sodium vinyl sulfonate, sodium propenyl sulfonate and sodium styrene sulfonate.
Nach Zugabe der ungesättigten Carbonsäure und des Kettenübertragungsmittels erhält man eine gemischte Lösung, die bei einer bestimmten konstanten Temperatur unter ständigem Rühren einer Alterungsbehandlung unterzogen wird; die Dauer der Alterungsbehandlung beträgt 0,5-3 Stunden.After adding the unsaturated carboxylic acid and the chain transfer agent, a mixed solution is obtained, which is subjected to an aging treatment at a certain constant temperature with constant stirring; the duration of the aging treatment is 0.5-3 hours.
Nach der Alterungsbehandlung wird die Temperatur auf etwa 60 °C gesenkt und das Material entleert, und das wasserfreie feste Polycarbonsäure-Fließmittel kann gewonnen werden, nachdem das Produkt bei Raumtemperatur verfestigt ist.After the aging treatment, the temperature is lowered to about 60°C and the material is discharged, and the anhydrous solid polycarboxylic acid superplasticizer can be recovered after the product is solidified at room temperature.
Das durch die vorliegende Erfindung hergestellte feste Polycarbonsäure-Fließmittel kann durch Zugabe von Wasser zu Flüssigkeiten verschiedener Konzentrationen verarbeitet werden, oder es kann zu einem pulverförmigen festen Polycarbonsäure-Fließmittel weiterverarbeitet werden, je nach den unterschiedlichen baulichen Anforderungen. Pulverförmiges festes Polycarbonsäure-Fließmittel kann direkt verwendet werden, indem es in Trockenmörtel oder Spritzbeton eingemischt wird. Durch den Prozess der morphologischen Veränderung wird die ursprüngliche Leistung des Fließmittels nicht beeinträchtigt.The polycarboxylic acid solid superplasticizer prepared by the present invention can be processed into liquids of various concentrations by adding water, or further processed into a powdery polycarboxylic acid solid superplasticizer according to different construction requirements. Powdered solid polycarboxylic acid superplasticizer can be used directly by mixing into dry mortar or shotcrete. The process of morphological change does not affect the initial performance of the superplasticizer.
Das feste Polycarbonsäure-Fließmittel der vorliegenden Erfindung hat aufgrund des Zusatzes von hochverzweigten Monomeren geringere Anforderungen an die Viskosität während der Polymerisation. Das feste Polycarbonsäure-Fließmittel der vorliegenden Erfindung ist stabil, und es tritt keine Adhäsion auf, wenn es bei Raumtemperatur gelagert wird. Das erfindungsgemäße feste Polycarbonsäure-Fließmittel hat eine ausgezeichnete wasserreduzierende und dispergierende Wirkung, eine gute Verarbeitbarkeit des Betons bei der Betonevaluation und weist keine Phänomene wie Ausbluten, Mörtelbluten, Steinaustritt usw. auf. Es weist immer noch gute Fließfähigkeit und Retentionsvermögen unter niedrigen Mischmengen auf, und kann eine gute Verarbeitbarkeit unter verschiedenen Mischmengen halten, und hat eine starke Anpassungsfähigkeit an verschiedene Arten von Zement.The polycarboxylic acid solid flow agent of the present invention has reduced viscosity requirements during polymerization due to the addition of highly branched monomers. The polycarboxylic acid solid flow agent of the present invention is stable and adhesion does not occur when stored at room temperature. The polycarboxylic acid solid superplasticizer of the present invention has excellent water-reducing and dispersing effects, good concrete workability in concrete evaluation, and has no phenomena such as bleeding, mortar bleeding, stone exudation, etc. It still has good flowability and retention ability under low mixing amount, and can keep good workability under different mixing amount, and has strong adaptability to different kinds of cement.
Darüber hinaus können mit dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung direkt wasserfreie feste Polycarbonsäure-Fließmittelprodukte gewonnen werden, und es kann ein pulverförmiges Polycarbonsäure-Fließmittel erhalten werden, ohne dass es einer Sprühtrocknung unterzogen werden muss, wie dies bei herkömmlichen Mutterlaugen-Wassermitteln der Fall ist. Im Vergleich zur Mutterlauge herkömmlicher Polycarbonsäure-Fließmittel sind der Produktionsprozess und der Produktionszyklus einfach und kurz, und der Betrieb ist bequemer. Das Produkt hat offensichtliche Vorteile in Bezug auf die Transportentfernung und die Transportkosten. Wenn Polyether-Thermomaterialien zur Herstellung von festem Polycarbonsäure-Fließmittel verwendet werden können, lassen sich die Gesamtkosten um etwa 30 % senken, was für die Hersteller von Fließmittel eine erhebliche Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung bedeutet.In addition, with the production method of the present invention, anhydrous solid polycarboxylic acid superplasticizer products can be obtained directly, and a powdery polycarboxylic acid superplasticizer can be obtained without subjecting it to spray drying, as is the case with conventional mother liquor water agents. Compared with the mother liquor of traditional polycarboxylic acid superplasticizer, the production process and production cycle are simple and short, and the operation is more convenient. The product has obvious advantages in terms of transportation distance and transportation cost. If polyether thermal materials can be used to produce solid polycarboxylic acid superplasticizer, the total cost can be reduced by about 30%, which means significant energy savings and consumption reduction for superplasticizer manufacturers.
Daher ist der Gesamtprozess der erfindungsgemäßen Zubereitungsmethode grün und umweltfreundlich, was für die industrielle Produktion und die industrielle Förderung und Anwendung förderlich ist und gute wirtschaftliche Vorteile und soziale Bedeutung hat.Therefore, the whole process of the preparation method of the present invention is green and environmentally friendly, which is conducive to industrial production and industrial promotion and application, and has good economic benefits and social significance.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand spezifischer Beispiele näher erläutert. Diese Beispiele beschreiben bevorzugte Ausführungsformen, stellen aber keine Einschränkungen der Erfindung dar. Jeder Fachmann auf dem Gebiet der Technik kann sie in die gleichwertige Ausführungsform unter Verwendung der oben beschriebenen Erfindung ändern.The present invention is explained in more detail below with reference to specific examples. These examples describe preferred embodiments but do not constitute limitations of the invention. Anyone skilled in the art can change them to the equivalent embodiment using the invention described above.
Beispieleexamples
Zubereitungsbeispiel - Synthese eines hochverzweigten MonomersExample of Preparation - Synthesis of a Hyperbranched Monomer
In einem trockenen 0,3-Liter-Hochdruck-Reaktionskessel aus Edelstahl wurden 40 g Polyethylenpolyamin und 0,2 g Katalysator hinzugefügt. Der Reaktionskessel wurde geschlossen und Stickstoff wurde dreimal als Ersatz eingespritzt, auf 120°C erhitzt, 29,34g Ethylenoxid und 23,2g Propylenoxid wurden langsam in den Reaktionskessel gegeben, die Reaktionstemperatur wurde bei 120-130°C gehalten, unter einem Druck von 0,3-0,4MPa während der Zuführung. Nach Beendigung der Beschickung wurde das Mischen für 1 Stunde bei 120°C fortgesetzt und dann auf 75-80°C abgekühlt, um das hochverzweigte Monomer zu erhalten.In a dry 0.3 liter stainless steel high pressure reaction kettle, 40 g of polyethylene polyamine and 0.2 g of catalyst were added. The reaction vessel was closed and nitrogen replacement was injected three times, heated to 120°C, 29.34g of ethylene oxide and 23.2g of propylene oxide were slowly added to the reaction vessel, the reaction temperature was maintained at 120-130°C, under 0 pressure .3-0.4MPa during feeding. After completion of the feeding, mixing was continued at 120°C for 1 hour and then cooled to 75-80°C to obtain the hyperbranched monomer.
Beispiel 1example 1
Zunächst wurden 350 g Methallylpolyoxyethylenether (theoretisches Molekulargewicht von 2400) in den Reaktor gegeben und auf 70 °C erhitzt. Nachdem das Material vollständig geschmolzen war, wurden 3,5 g des hochverzweigten Monomers aus dem Zubereitungsbeispiel zugegeben und 10 Minuten lang gerührt, dann wurden 3,5 g Benzoylperoxid als Initiator zugegeben. Nach 10 Minuten Rühren wurde eine gemischte Lösung aus 37,5 g Acrylsäure und 2 g Mercaptoessigsäure tröpfchenweise zugegeben. Die Tropfenreaktionszeit wurde auf 1h ± 5min eingestellt. Nach der Reaktion wurde die Temperatur auf 75 °C erhöht, um 2 Stunden lang zu reifen. Nach der Reifung wurden die Materialien in eine Schale zur Entsorgung gegossen. Nach der Verfestigung des Produkts wurde ein wasserfreies festes Polycarbonsäure-Fließmittel erhalten.First, 350 g of methallylpolyoxyethylene ether (theoretical molecular weight of 2400) was added to the reactor and heated to 70°C. After the material was completely melted, 3.5 g of the hyperbranched monomer from Preparation Example was added and stirred for 10 minutes, then 3.5 g of benzoyl peroxide was added as an initiator. After stirring for 10 minutes, a mixed solution of 37.5 g of acrylic acid and 2 g of mercaptoacetic acid was added dropwise. The drop reaction time was set to 1h ± 5min. After the reaction, the temperature was raised to 75°C to ripen for 2 hours. After maturation, the materials were poured into a bowl for disposal. After solidification of the product, an anhydrous solid polycarboxylic acid flow agent was obtained.
Beispiel 2example 2
Zunächst wurden 357 g Methallylpolyoxyethylenether (theoretisches Molekulargewicht von 3000) in den Reaktor gegeben und auf 75 °C erhitzt. Nachdem das Material vollständig geschmolzen war, wurden 4 g des hochverzweigten Monomers aus dem Zubereitungsbeispiel zugegeben und 10 Minuten lang gerührt, dann wurden 3,6 g Benzoylperoxid als Initiator zugegeben. Nach 10 Minuten Rühren wurde eine gemischte Lösung aus 37,9 g Acrylsäure und 2,2 g Natriumhypophosphit tröpfchenweise zugegeben. Die Tropfenreaktionszeit wurde auf 1h ± 5min eingestellt. Nach der Reaktion wurde das Material 2 Stunden lang gealtert. Nach der Reifung wurden die Materialien in eine Schale zur Entsorgung gegossen. Nach der Verfestigung des Produkts wurde ein wasserfreies festes Polycarbonsäure-Fließmittel erhalten.First, 357 g of methallylpolyoxyethylene ether (theoretical molecular weight of 3000) was added to the reactor and heated to 75°C. After the material was completely melted, 4 g of the hyperbranched monomer from the preparation example was added and stirred for 10 minutes, then 3.6 g of benzoyl peroxide was added as an initiator. After stirring for 10 minutes, a mixed solution of 37.9 g of acrylic acid and 2.2 g of sodium hypophosphite was added dropwise. The drop reaction time was set to 1h ± 5min. After the reaction, the material was aged for 2 hours. After maturation, the materials were poured into a bowl for disposal. After solidification of the product, an anhydrous solid polycarboxylic acid flow agent was obtained.
Beispiel 3Example 3
Zunächst wurden 351 g Methallylpolyoxyethylenether (theoretisches Molekulargewicht von 3000) in den Reaktor gegeben und auf 75 °C erhitzt. Nachdem das Material vollständig geschmolzen war, wurden 5 g des hochverzweigten Monomers aus dem Zubereitungsbeispiel zugegeben und 10 Minuten lang kontinuierlich gerührt, dann wurden 4 g Azodiisobutyronitril als Initiator zugegeben. Nach 10 Minuten Rühren wurde eine gemischte Lösung aus 35,3 g Acrylsäure, 1,5 g Mercaptopropionsäure und 0,7 g Mercaptoethanol tröpfchenweise zugegeben. Die Tropfenreaktionszeit wurde auf 1h ± 5min eingestellt. Nach der Reaktion wurde das Produkt 2 Stunden lang gealtert. Nach der Reifung wurden die Materialien in eine Schale zur Entsorgung gegossen. Nach der Verfestigung des Produkts wurde ein wasserfreies festes Polycarbonsäure-Fließmittel erhalten.First, 351 g of methallylpolyoxyethylene ether (theoretical molecular weight of 3000) was added to the reactor and heated to 75°C. After the material was completely melted, 5 g of the hyperbranched monomer from Preparation Example was added and stirred continuously for 10 minutes, then 4 g of azodiisobutyronitrile was added as an initiator. After stirring for 10 minutes, a mixed solution of 35.3 g of acrylic acid, 1.5 g of mercaptopropionic acid and 0.7 g of mercaptoethanol was dripped bit by bit admitted. The drop reaction time was set to 1h ± 5min. After the reaction, the product was aged for 2 hours. After maturation, the materials were poured into a bowl for disposal. After solidification of the product, an anhydrous solid polycarboxylic acid flow agent was obtained.
Beispiel 4example 4
Zunächst wurden 345 g Isopentenolpolyoxyethylenether (theoretisches Molekulargewicht von 2400) in den Reaktor gegeben und auf 75 °C erhitzt. Nachdem das Material vollständig geschmolzen war, wurden 5 g des hochverzweigten Monomers aus dem Zubereitungsbeispiel zugegeben und 10 Minuten lang kontinuierlich gerührt, dann wurden 4 g Azodiisobutyronitril als Initiator zugegeben. Nach 10 Minuten Rühren wurde eine gemischte Lösung aus 40,2 g Methacrylsäure und 2,3 g Natriumhypophosphit tröpfchenweise zugegeben. Die Tropfenreaktionszeit wurde auf 1,5 Stunden ± 5 Minuten eingestellt. Nach der Reaktion wurde das Material 2,5 Stunden lang gealtert. Nach der Reifung wurden die Materialien in eine Schale zur Entsorgung gegossen. Nach der Verfestigung des Produkts wurde ein wasserfreies festes Polycarbonsäure-Fließmittel erhalten.First, 345 g of isopentenol polyoxyethylene ether (theoretical molecular weight of 2400) was added to the reactor and heated to 75°C. After the material was completely melted, 5 g of the hyperbranched monomer from Preparation Example was added and stirred continuously for 10 minutes, then 4 g of azodiisobutyronitrile was added as an initiator. After stirring for 10 minutes, a mixed solution of 40.2 g of methacrylic acid and 2.3 g of sodium hypophosphite was added dropwise. Drop reaction time was set at 1.5 hours ± 5 minutes. After the reaction, the material was aged for 2.5 hours. After maturation, the materials were poured into a bowl for disposal. After solidification of the product, an anhydrous solid polycarboxylic acid flow agent was obtained.
Beispiel 5Example 5
Zunächst wurden 326 g Isopentenolpolyoxyethylenether (theoretisches Molekulargewicht von 3000) in den Reaktor gegeben und auf 70 °C erhitzt. Nachdem das Material vollständig geschmolzen war, wurden 6 g des hochverzweigten Monomers aus dem Zubereitungsbeispiel zugegeben und 10 Minuten lang kontinuierlich gerührt, dann wurden 2 g Azodiisobutyronitril und 2,5 g Azodiisovaleronitril als Initiator zugegeben. Nach 10 Minuten Rühren wurde eine gemischte Lösung aus 36,2 g Methacrylsäure und 2,3 g Natriumhypophosphit tröpfchenweise zugegeben. Die Tropfenreaktionszeit wurde auf 1,5 Stunden ± 5 Minuten eingestellt. Nach der Reaktion wurde das Material 2,5 Stunden lang gealtert. Nach der Reifung wurden die Materialien in eine Schale zur Entsorgung gegossen. Nach der Verfestigung des Produkts wurde ein wasserfreies festes Polycarbonsäure-Fließmittel erhalten.First, 326 g of isopentenol polyoxyethylene ether (theoretical molecular weight of 3000) was added to the reactor and heated to 70°C. After the material was completely melted, 6 g of the hyperbranched monomer from the Preparation Example was added and stirred continuously for 10 minutes, then 2 g of azodiisobutyronitrile and 2.5 g of azodiisovaleronitrile were added as an initiator. After stirring for 10 minutes, a mixed solution of 36.2 g of methacrylic acid and 2.3 g of sodium hypophosphite was added dropwise. Drop reaction time was set at 1.5 hours ± 5 minutes. After the reaction, the material was aged for 2.5 hours. After maturation, the materials were poured into a bowl for disposal. After solidification of the product, an anhydrous solid polycarboxylic acid flow agent was obtained.
Beispiel 6Example 6
Zunächst wurden 364 g Hydroxybutylpolyoxyethylenether (theoretisches Molekulargewicht von 2400) in den Reaktor gegeben und auf 75 °C erhitzt. Nachdem das Material vollständig geschmolzen war, wurden 6 g des hochverzweigten Monomers 3 aus dem Zubereitungsbeispiel zugegeben und 10 Minuten lang gerührt, dann wurden 3,8 g Ammoniumpersulfat als Initiator zugegeben. Nach 10 Minuten Rühren wurde eine gemischte Lösung aus 30,9 g Methacrylsäure und 3 g Natriummethacrylatsulfonat tröpfchenweise zugegeben. Die Tropfenreaktionszeit wurde auf 1h ± 5min eingestellt. Nach der Reaktion wurde das Material 2,5 Stunden lang gealtert. Nach der Reifung wurden die Materialien in eine Schale zur Entsorgung gegossen. Nach der Verfestigung des Produkts wurde ein wasserfreies festes Polycarbonsäure-Fließmittel erhalten.First, 364 g of hydroxybutyl polyoxyethylene ether (theoretical molecular weight of 2400) was added to the reactor and heated to 75°C. After the material was completely melted, 6 g of hyperbranched monomer 3 from Preparation Example was added and stirred for 10 minutes, then 3.8 g of ammonium persulfate was added as an initiator. After stirring for 10 minutes, a mixed solution of 30.9 g of methacrylic acid and 3 g of sodium methacrylate sulfonate was added dropwise. The drop reaction time was set to 1h ± 5min. After the reaction, the material was aged for 2.5 hours. After maturation, the materials were poured into a bowl for disposal. After solidification of the product, an anhydrous solid polycarboxylic acid flow agent was obtained.
Beispiel 7Example 7
Zunächst wurden 350 g Hydroxybutylpolyoxyethylenether (theoretisches Molekulargewicht von 3000) in den Reaktor gegeben und auf 75 °C erhitzt. Nachdem das Material vollständig geschmolzen war, wurden 3 g des hochverzweigten Monomers aus dem Zubereitungsbeispiel zugegeben und 10 Minuten lang gerührt, dann wurden 3,8 g Ammoniumpersulfat als Initiator zugegeben. Nach 10 Minuten Rühren wurde eine gemischte Lösung aus 30,9 g Methacrylsäure und 3 g Natriummethacrylatsulfonat tröpfchenweise zugegeben. Die Tropfenreaktionszeit wurde auf 1h ± 5min eingestellt. Nach der Reaktion wurde das Material 2,5 Stunden lang gealtert. Nach der Reifung wurden die Materialien in eine Schale zur Entsorgung gegossen. Nach der Verfestigung des Produkts wurde ein wasserfreies festes Polycarbonsäure-Fließmittel erhalten.First, 350 g of hydroxybutyl polyoxyethylene ether (theoretical molecular weight of 3000) was added to the reactor and heated to 75°C. After the material was completely melted, 3 g of the hyperbranched monomer from the preparation example was added and stirred for 10 minutes, then 3.8 g of ammonium persulfate was added as an initiator. After stirring for 10 minutes, a mixed solution of 30.9 g of methacrylic acid and 3 g of sodium methacrylate sulfonate was added dropwise. The drop reaction time was set to 1h ± 5min. After the reaction, the material was aged for 2.5 hours. After maturation, the materials were poured into a bowl for disposal. After solidification of the product, an anhydrous solid polycarboxylic acid flow agent was obtained.
Beispiel 8example 8
Zunächst wurden 342 g Hydroxybutylpolyoxyethylenether (theoretisches Molekulargewicht von 3600) in den Reaktor gegeben und auf 80 °C erhitzt. Nachdem das Material vollständig geschmolzen war, wurden 4 g des hochverzweigten Monomers aus dem Zubereitungsbeispiel zugegeben und 10 Minuten lang kontinuierlich gerührt, dann wurden 3,5 g Azodiisobutyronitril als Initiator zugegeben. Nach 5 Minuten Rühren wurde eine gemischte Lösung aus 32,7 g Methacrylsäure, 7 g Itaconsäure, 1 g Mercaptopropionsäure und 0,7 g Mercaptoethanol tröpfchenweise zugegeben. Die Tropfenreaktionszeit wurde auf 1h ± 5min eingestellt. Nach der Reaktion wurde das Produkt 2 Stunden lang gealtert. Nach der Reifung wurden die Materialien in eine Schale zur Entsorgung gegossen. Nach der Verfestigung des Produkts wurde ein wasserfreies festes Polycarbonsäure-Fließmittel erhalten.First, 342 g of hydroxybutylpolyoxyethylene ether (theoretical molecular weight of 3600) was added to the reactor and heated to 80°C. After the material was completely melted, 4 g of the hyperbranched monomer from the Preparation Example was added and stirred continuously for 10 minutes, then 3.5 g of azodiisobutyronitrile was added as an initiator. After stirring for 5 minutes, a mixed solution of 32.7 g of methacrylic acid, 7 g of itaconic acid, 1 g of mercaptopropionic acid and 0.7 g of mercaptoethanol was added dropwise. The drop reaction time was set to 1h ± 5min. After the reaction, the product was aged for 2 hours. After aging, the materials were converted into a Shell poured for disposal. After solidification of the product, an anhydrous solid polycarboxylic acid flow agent was obtained.
Das in den Beispielen 1-8 hergestellte feste Polycarbonsäure-Fließmittel wurde zum Schmelzen in einen Ofen gegeben. Die Viskosität der Proben der Beispiele 1-8 und die Viskosität der Vergleichsbeispiele 1-8 wurden mit einem Viskosimeter bei 70 °C unter Verwendung eines kinematischen Viskositätstesters für Erdölprodukte bestimmt, mit der Ausnahme, dass in den Vergleichsbeispielen keine hochverzweigten Monomere unter den gleichen Bedingungen wie in den Beispielen zugesetzt wurden. Mit Hilfe der Gel-Flüssigkeitschromatographie wurde das Molekulargewicht der Proben der Beispiele 1-8 und das Molekulargewicht der Proben der Vergleichsbeispiele 1-8 (ohne hochverzweigtes Monomer) bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 Vergleich der Viskosität und des Molekulargewichts des in den Beispielen hergestellten festen Polycarbonsäure-Fließmittels mit den Vergleichsbeispielen.
Durch den Test wird festgestellt, dass die Viskosität der Proben mit hochverzweigten Monomeren im Allgemeinen zwischen 3000-3500 und die ohne hochverzweigte Monomere im Allgemeinen zwischen 4900-5500 liegt, und das Molekulargewicht der festen Polycarbonsäure-Fließmittel-Produkte hat sich nicht wesentlich verändert. Es ist erwiesen, dass die Zugabe von hochverzweigten Monomeren die Viskosität von festem Polycarbonsäure-Fließmittel deutlich reduziert hat, und die Reduzierung der Viskosität zeigt, dass die Anforderungen von festem Polycarbonsäure-Fließmittel an die Ausrüstung in der Produktion reduziert werden, was die Leistung beim Formen und Schneiden des Produkts erhöht und mehr Raum für die Verbesserung der Produktgewinne bietet.From the test, it is found that the viscosity of the samples with hyperbranched monomers is generally between 3000-3500 and that without hyperbranched monomers is generally between 4900-5500, and the molecular weight of the solid polycarboxylic acid flow agent products has not changed significantly. It has been proven that the addition of highly branched monomers has significantly reduced the viscosity of solid polycarboxylic acid superplasticizer, and the reduction in viscosity shows that the requirements of solid polycarboxylic acid superplasticizer on production equipment are reduced, which improves molding performance and cutting of the product, leaving more room for improving product profits.
Die in den Beispielen 1-8 hergestellten festen Polycarbonsäure-Fließmittel wurden zu Fließmitteln mit einer Konzentration von 10 % verarbeitet. Gemäß den Testanforderungen für Hochleistungsfließmittel in
Die obigen experimentellen Ergebnisse zeigen, dass das feste Polycarbonsäure-Fließmittel, das durch die Erfindung hergestellt wird, eine gute Anpassungsfähigkeit an verschiedene Zementarten, eine höhere Wasserreduktionsrate und bessere Retentionseigenschaften im Vergleich zur traditionellen Polycarbonsäure-Fließmittel-Mutterlauge aufweist. Darüber hinaus reduziert der Zusatz von hochverzweigtem Monomer in der vorliegenden Erfindung die Produktviskosität und die Ausblutungsrate des Betons, ohne offensichtliches Ausbluten, Mörtelbluten und Steinaustritt, und kann die Verarbeitbarkeit des Betons bis zu einem gewissen Grad verbessern.The above experimental results show that the solid polycarboxylic acid superplasticizer produced by the invention has good adaptability to various cement types, higher water reduction rate and better retention properties compared to the traditional polycarboxylic acid superplasticizer mother liquor. In addition, the addition of hyperbranched monomer in the present invention reduces the product viscosity and the bleeding rate of the concrete without obvious bleeding, mortar bleeding and stone oozing, and can improve the workability of the concrete to some extent.
Der Fachmann sollte beachten, dass die in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und dass verschiedene andere Alternativen, Änderungen und Verbesserungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, sondern wird nur durch den Anspruchssatz begrenzt.It should be appreciated by those skilled in the art that the embodiments described in the present invention are merely exemplary and that various other alternatives, modifications and improvements are possible within the scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiments but is limited only by the set of claims.
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