一種保坍型聚羧酸減水劑及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種保坍型聚羧酸減水劑及其制備方法。以馬來(lái)酸酐與甲氧基聚乙二醇為原料得到馬來(lái)酸單甲氧基聚乙二醇酯和馬來(lái)酸雙甲氧基聚乙二醇酯大單體的混合物；以馬來(lái)酸酐與甲醇為原料得到馬來(lái)酸酐雙甲酯；所得大單體混合物、馬來(lái)酸酐雙甲酯、2－丙烯酰胺－2甲基丙基磺酸鈉的混合水溶液，同時(shí)加入引發(fā)劑硫酸銨和鏈轉(zhuǎn)移劑巰基乙醇，在80～85℃保溫1h；將溫度升高到95～100℃保溫2h，冷卻；加入氫氧化鈉中和到pH＝6-7即制備得到保坍型聚羧酸減水劑。本發(fā)明的保坍型聚羧酸減水劑具有高減水率、低摻量、水泥適應(yīng)性廣、高保坍性能、增強(qiáng)效果好等突出優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種保坍型聚羧酸減水劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于混凝土外加劑的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種保坍型聚羧酸減水劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]減水劑是指在混凝土和易性及水泥用量不變條件下，能減少拌合用水量、提高混凝土強(qiáng)度；或在和易性及強(qiáng)度不變條件下，節(jié)約水泥用量的外加劑。根據(jù)其發(fā)展流程可分為三個(gè)階段:第一代是以木鈣、木鈉為代表的普通減水劑，減水率在6%~12% ;第二代是以萘系為代表的高效減水劑，減水率在15%~25%，但在生產(chǎn)和使用過(guò)程中存在甲醛污染等問(wèn)題；第三代是以聚羧酸鹽為代表的高性能減水劑，具有高減水率(可達(dá)35% )，摻量少(0.2%~0.4% )，所配混凝土具有高強(qiáng)度、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]目前合成聚羧酸系減水劑的方法主要有三種:1)活性單體共聚法:性單體共聚方法的優(yōu)點(diǎn)是分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可設(shè)計(jì)性好，主鏈和側(cè)鏈的長(zhǎng)度可通過(guò)活性大單體的制備和調(diào)節(jié)共聚反應(yīng)單體的比例及反應(yīng)條件來(lái)控制。目前，國(guó)內(nèi)外常用的合成方法多為此法。此工藝雖然簡(jiǎn)單，但是先要合成大單體，分離純化過(guò)程繁瑣，成本較高。2)聚合后功能化法:一般采用現(xiàn)有的已知分子量的聚羧酸，在催化劑的作用下與聚醚在較高溫度下進(jìn)行酯化接枝，得到梳狀分子結(jié)構(gòu)的共聚物。這種方法具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)過(guò)程清潔環(huán)保等其他方法難以比擬的優(yōu)點(diǎn)。這種方法在歐洲已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是現(xiàn)成的聚羧酸產(chǎn)品的種類(lèi)和規(guī)格有限，其組成和分子量調(diào)整比較困難；聚酸和聚醚的相容性不好，酯化實(shí)際操作困難；同時(shí)，酯化反應(yīng)過(guò)程中，不斷有水生成，導(dǎo)致相分離。3)原位聚合與接枝:方法是在主鏈聚合的同時(shí)引入側(cè)鏈，以聚醚作為羧酸類(lèi)不飽和單體的反應(yīng)介質(zhì)，集聚與酯化于一體，克服了聚羧酸與聚醚相容性不好的問(wèn)題。但是分子設(shè)計(jì)過(guò)程比較困難，主鏈一般也只能選擇含羧基基團(tuán)的單體，而且這種接枝反應(yīng)是個(gè)可逆平衡反應(yīng)，反應(yīng)前體系中已有大量的水存在，造成其接枝度不高，且過(guò)程很難控制。目前，聚羧酸減水劑的合成反應(yīng)時(shí)間為3~8h.。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供科學(xué)合理的方法，利用更高效環(huán)保的合成方法，進(jìn)一步提高聚羧酸減水劑的綜合性能，降低生產(chǎn)成本，對(duì)于聚羧酸減水劑的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，帶來(lái)重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0005]為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下:
[0006]一種保坍型聚羧酸減水劑，其分子量在10000~60000之間，分子式中含有以下重復(fù)結(jié)構(gòu)單元:
[0007]

【權(quán)利要求】
1.一種保坍型聚羧酸減水劑，其特征在于分子量在10000~60000之間，分子式中含有以下重復(fù)結(jié)構(gòu)單元:
其中，m = 6 ~23:n = 10 ~60。
2.權(quán)利要求1所述的保坍型聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)以馬來(lái)酸酐與甲氧基聚乙二醇為原料，加入催化劑和阻聚劑，控制溫度80~120°C，反應(yīng)時(shí)間10~15h得到馬來(lái)酸單甲氧基聚乙二醇酯和馬來(lái)酸雙甲氧基聚乙二醇酯大單體的混合物； 2)以馬來(lái)酸酐與甲醇為原料，加入催化劑室溫下反應(yīng)2-3h得到馬來(lái)酸酐單甲酯；得到馬來(lái)酸酐單甲酯；以所得馬來(lái)酸酐單甲酯與甲醇為原料，加入催化劑在溫度80~120°C下反應(yīng)2~3h得到馬來(lái)酸酐雙甲酯； 3)在80~85°C環(huán)境中，加入溫度步驟I)所得大單體混合物、步驟2)所得馬來(lái)酸酐雙甲酯、2 —丙烯酰胺一 2甲基丙基磺酸鈉的混合水溶液，同時(shí)加入引發(fā)劑硫酸銨和鏈轉(zhuǎn)移劑巰基乙醇，在80~85°C保溫Ih ;將溫度升高到95~100°C保溫2h，冷卻；加入氫氧化鈉中和到pH = 6-7即制備得到保坍型聚羧酸減水劑。
3.如權(quán)利要求2所述的保坍型聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于步驟I)所述中馬來(lái)酸酐與甲氧基聚乙二醇摩爾比為1.1~1.8:1 ;所述的催化劑為對(duì)甲苯磺酸，所述的阻聚劑為氯化亞銅和對(duì)苯二酚。
4.如權(quán)利要求2所述的保坍型聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于步驟2)中所述馬來(lái)酸酐與甲醇摩爾比1.05~1.1:1 ;馬來(lái)酸酐單甲酯與甲醇摩爾比1.05~1.1:1 ;所述催化劑為濃硫酸。
5.如權(quán)利要求2所述的保坍型聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于步驟3)中所述混合水溶液中，步驟I)所得大單體混合物與步驟2)所得馬來(lái)酸酐雙甲酯與2 —丙烯酰胺一2甲基丙基磺酸鈉的質(zhì)量比為3~11:1~5.5:1。
6.如權(quán)利要求2所述的保坍型聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于步驟3)中混合水溶液、引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑在2.5~3.5h加入混合完畢。
【文檔編號(hào)】C08F222/14GK104129941SQ201410362628
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】馬保國(guó), 戚長(zhǎng)亞, 譚洪波, 李相國(guó), 蹇守衛(wèi), 黃健 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)