一种高强节能环保型减水剂以及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强节能环保型减水剂以及制备方法，按照重量分数由如下原料组成：聚乙二醇50?60份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚40?50份；马来酸酐30?40份；对甲基苯磺酸10?20份；烯丙基磺酸钠5?10份；丙烯酰胺10?15份；过硫酸铵2?5份；水泥30?40份；去离子水20?30份；双氧水10?15份，其制备方法分为三步，分别为：(1)酯化物单体的制备；(2)测定酯化率并用红外光谱仪分析结构；(3)共聚物高效减水剂的制备，先采用无溶剂酯化法合成马来酸聚乙二醇单酯，然后再将酯化物与烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺共聚制备得到共聚型马来酸酐系减水剂，马来酸聚乙二醇单酯的合成具有反应时间短、产率高、性能好、环保的优点。
【专利说明】
一种高强节能环保型减水剂以及制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及环保减水剂制备技术领域，具体涉及一种高强节能环保型减水剂以及制备方法。
【背景技术】
[0002]现代建筑工程的快速发展对混凝土减水剂的要求越来越高，而传统的木钙和萘系减水剂已不能满足要求，聚羧酸系减水剂以其优良的分散性和分散保持性成为未来减水剂发展的主要方向，就目前的研究来看国内研究大多数偏向于(甲基)丙烯酸体系，而对马来酸酐体系研究不多，但是(甲基)丙烯酸聚乙二醇单酯的合成所需的温度高、反应时间长、产率低，且合成单酯的过程中需使用有毒的甲苯做带水剂，而残留的甲苯会使生成的减水剂不符合安全环保的需求。
【发明内容】
[0003]针对以上问题，本发明提供了一种高强节能环保型减水剂以及制备方法，可以有效解决【背景技术】中的问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:一种高强节能环保型减水剂，按照重量分数由如下原料组成:
[0005]聚乙二醇50-60份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚40-50份；马来酸酐30-40份;对甲基苯磺酸10-20份;烯丙基磺酸钠5-10份;丙烯酰胺10-15份;过硫酸铵2-5份;水泥30-40份;去离子水20-30份;双氧水10-15份。
[0006]作为本发明一种优选的技术方案，按照重量分数由如下原料组成:
[0007]聚乙二醇55份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚45份；马来酸酐35份;对甲基苯磺酸15份；烯丙基磺酸钠7份;丙烯酰胺12份;过硫酸铵3份;水泥35份;去离子水25份;双氧水13份。
[0008]所述聚乙二醇、马来酸酐、对甲基苯磺酸、丙烯酰胺以及过硫酸铵均为分析纯，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基磺酸钠均为工业级。
[0009]所述双氧水为自制的，浓度为30%-32%。
[0010]另外本发明还设计了一种用于制备高强节能环保型减水剂的方法，包括如下步骤:
[0011](I)酯化物单体的制备:在装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的250ml的三口瓶中加入聚乙二醇、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐和对甲基苯磺酸，恒温95°C，搅拌5-6h后停止反应，得到自制的酯化物；
[0012](2)测定酯化率并用红外光谱仪分析结构；
[0013](3)共聚物高效减水剂的制备:将自制的酯化物置于三口瓶中，添加适量的烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺、过硫酸铵和双氧水，在一定的温度下恒温反应，再加入去离子水，再升温至100-120°C反应，然后将制得的减水剂冷却至室温，用氢氧化钠中和混合物至pH = 7，所得样品用红外光谱仪和GPC分析测试。
[0014]其中酯化率的测定方法为:在步骤(I)反应过程中，取出反应物0.5g左右，溶解在30g去离子水中，加入2-3滴酚酞，用0.1mol/LNaOH溶液滴定至微红色，所用NaOH溶液的体积为V，用公式A = C X VX40/m计算酸值，根据不同时间的酸值，计算酯化率。当酯化率小于
50%时，按式(2)计算酯化率理论值;当酯化率大于50 %时，按式(3)计算酯化率率理论值；
[0015]Y=(A0-A1)/AX100%(I)
[0016]Y1 = 2Y(2)
[0017]Yl = 2(l-Y)(3)
[0018]式中:Y—一聚乙二醇的酯化率；
[0019]AO一一酯化开始时的酸值；
[0020]Al--酯化过程实际酸值；
[0021 ] A一一醇被完全酯化导致酸值下降的总量；
[0022]Yl一一聚乙二醇单酯酯化率。
[0023]本发明的有益效果:
[0024]本发明先采用无溶剂酯化法合成马来酸聚乙二醇单酯(MAPEG)，然后再将酯化物与烯丙基磺酸钠(SAS)、丙烯酰胺(AM)共聚制备得到共聚型马来酸酐系减水剂，马来酸聚乙二醇单酯的合成具有反应时间短、产率高、性能好、环保的优点。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的制备方法流程图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]实施例1:
[0028]—种高强节能环保型减水剂，按照重量分数由如下原料组成:
[0029]聚乙二醇50份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚40份；马来酸酐30份;对甲基苯磺酸10份；烯丙基磺酸钠5份;丙烯酰胺10份;过硫酸铵2份;水泥30份;去离子水20份;双氧水10份。
[0030]所述聚乙二醇、马来酸酐、对甲基苯磺酸、丙烯酰胺以及过硫酸铵均为分析纯，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基磺酸钠均为工业级。
[0031]所述双氧水为自制的，浓度为30 %。
[0032]其制备方法包括如下步骤:
[0033](I)酯化物单体的制备:在装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的250ml的三口瓶中加入聚乙二醇、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐和对甲基苯磺酸，恒温95°C，搅拌5h后停止反应，得到自制的酯化物；
[0034](2)测定酯化率并用红外光谱仪分析结构；
[0035](3)共聚物高效减水剂的制备:将自制的酯化物置于三口瓶中，添加适量的烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺、过硫酸铵和双氧水，在一定的温度下恒温反应，再加入去离子水，再升温至100°C反应，然后将制得的减水剂冷却至室温，用氢氧化钠中和混合物至pH=7，所得样品用红外光谱仪和GPC分析测试。
[0036]其中酯化率的测定方法为:在步骤(I)反应过程中，取出反应物0.5g左右，溶解在30g去离子水中，加入2滴酚酞，用0.1mol/LNaOH溶液滴定至微红色，所用NaOH溶液的体积为V，用公式A = cXVX 40/m计算酸值，根据不同时间的酸值，计算酯化率，当酯化率小于50 %时，按式(2)计算酯化率理论值;当酯化率大于50 %时，按式(3)计算酯化率率理论值；
[0037]Y=(A0-A1)/AX100%(I)
[0038]Y1 = 2Y(2)
[0039]Yl = 2(l-Y)(3)
[0040]式中:Y—一聚乙二醇的酯化率；
[0041 ] AO一一酯化开始时的酸值；
[0042]Al--酯化过程实际酸值；
[0043]A一一醇被完全酯化导致酸值下降的总量；
[0044]Yl——聚乙二醇单酯酯化率。
[0045]实施例2
[0046]—种高强节能环保型减水剂，按照重量分数由如下原料组成:
[0047]聚乙二醇55份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚45份；马来酸酐35份;对甲基苯磺酸15份；烯丙基磺酸钠7份;丙烯酰胺12份;过硫酸铵3份;水泥35份;去离子水25份;双氧水13份。
[0048]所述聚乙二醇、马来酸酐、对甲基苯磺酸、丙烯酰胺以及过硫酸铵均为分析纯，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基磺酸钠均为工业级。
[0049]所述双氧水为自制的，浓度为31%。
[0050]其制备方法包括如下步骤:
[0051 ] (I)酯化物单体的制备:在装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的250ml的三口瓶中加入聚乙二醇、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐和对甲基苯磺酸，恒温95°C，搅拌5.5h后停止反应，得到自制的酯化物；
[0052](2)测定酯化率并用红外光谱仪分析结构；
[0053](3)共聚物高效减水剂的制备:将自制的酯化物置于三口瓶中，添加适量的烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺、过硫酸铵和双氧水，在一定的温度下恒温反应，再加入去离子水，再升温至110°C反应，然后将制得的减水剂冷却至室温，用氢氧化钠中和混合物至pH=7，所得样品用红外光谱仪和GPC分析测试。
[0054]其中酯化率的测定方法为:在步骤(I)反应过程中，取出反应物0.5g左右，溶解在30g去离子水中，加入3滴酚酞，用0.1mol/LNaOH溶液滴定至微红色，所用NaOH溶液的体积为V，用公式A = cXVX 40/m计算酸值，根据不同时间的酸值，计算酯化率，当酯化率小于50 %时，按式(2)计算酯化率理论值;当酯化率大于50 %时，按式(3)计算酯化率率理论值；
[0055]Y=(A0-A1)/AX100%(I)
[0056]Y1 = 2Y(2)
[0057]Yl = 2(l-Y)(3)
[0058]式中:Y—一聚乙二醇的酯化率；
[0059]AO一一酯化开始时的酸值；
[0000]Al--酯化过程实际酸值；[0061 ] A一一醇被完全酯化导致酸值下降的总量；
[0062]Yl一一聚乙二醇单酯酯化率。
[0063]实施例3
[0064]—种高强节能环保型减水剂，按照重量分数由如下原料组成:
[0065]聚乙二醇60份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚50份；马来酸酐40份;对甲基苯磺酸20份；烯丙基磺酸钠10份;丙烯酰胺15份;过硫酸铵5份;水泥40份;去离子水30份;双氧水15份。
[0066]所述聚乙二醇、马来酸酐、对甲基苯磺酸、丙烯酰胺以及过硫酸铵均为分析纯，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基磺酸钠均为工业级。
[0067]所述双氧水为自制的，浓度为32%。
[0068]其制备方法包括如下步骤:
[0069](I)酯化物单体的制备:在装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的250ml的三口瓶中加入聚乙二醇、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐和对甲基苯磺酸，恒温95°C，搅拌6h后停止反应，得到自制的酯化物；
[0070](2)测定酯化率并用红外光谱仪分析结构；
[0071 ] (3)共聚物高效减水剂的制备:将自制的酯化物置于三口瓶中，添加适量的烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺、过硫酸铵和双氧水，在一定的温度下恒温反应，再加入去离子水，再升温至120°C反应，然后将制得的减水剂冷却至室温，用氢氧化钠中和混合物至pH=7，所得样品用红外光谱仪和GPC分析测试。
[0072]其中酯化率的测定方法为:在步骤(I)反应过程中，取出反应物0.5g左右，溶解在30g去离子水中，加入3滴酚酞，用0.1mol/LNaOH溶液滴定至微红色，所用NaOH溶液的体积为V，用公式A = cXVX 40/m计算酸值，根据不同时间的酸值，计算酯化率，当酯化率小于50 %时，按式(2)计算酯化率理论值;当酯化率大于50 %时，按式(3)计算酯化率率理论值；
[0073]Y=(A0-A1)/AX100%(I)
[0074]Y1 = 2Y(2)
[0075]Yl = 2(l-Y)(3)
[0076]式中:Y—一聚乙二醇的酯化率；
[0077]AO一一酯化开始时的酸值；
[0078]Al--酯化过程实际酸值；
[0079]A一一醇被完全酯化导致酸值下降的总量；
[0080]Yl——聚乙二醇单酯酯化率。
[0081]具体的，对于上述实施例1至实施例3所得到的共聚物减水剂掺于水泥中，其性能的测定方法如下:
[0082](I)水泥净浆流动度及流动度损失的测定:水泥净浆流动度按GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行测试，减水剂的固掺量为水泥的0.29%，取样3次进行重复测定，结果取平均值，误差为±5_，并根据式(4)计算经时损失率。
[0083]N=(d0-dl)/d0X100%(4)
[0084]式中:N--经时损失率；
[0085]d0一一初始净浆流动度；
[0086]dl——经时净浆流动度。
[0087](2)水泥石微观结构的测定:将一定量的水泥、减水剂和水搅拌均匀，然后将水泥净楽装入40mmX40mmX 160mm的模具中，养护7d。取出制得的水泥块敲成片状小块并磨平上下两面，用S-4800扫描电子显微镜观察其表面形貌。
[0088](3)相对分子质量的测定:以四氢呋喃为流动相，流速为1.0mL/min，色谱柱为2根HR0.5( Φ 7.8mm，L300mm)和I根HR2( Φ 7.8mm，L300mm)，测定减水剂的分子量和分子量分布。
[0089](4)减水剂匀质性的测定:按照GB/T8077-2000方法测定减水剂固含量、密度、pH
值、表面张力、碱含量、氯1?子含量、甲醛含量等。
[0090]基于上述，本发明的优点在于，本发明先采用无溶剂酯化法合成马来酸聚乙二醇单酯(MAPEG)，然后再将酯化物与烯丙基磺酸钠(SAS)、丙烯酰胺(AM)共聚制备得到共聚型马来酸酐系减水剂，马来酸聚乙二醇单酯的合成具有反应时间短、产率高、性能好、环保的优点。
[0091]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高强节能环保型减水剂，其特征在于，按照重量分数由如下原料组成: 聚乙二醇50-60份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚40-50份；马来酸酐30-40份;对甲基苯磺酸10-20份;烯丙基磺酸钠5-10份;丙烯酰胺10-15份;过硫酸铵2-5份;水泥30-40份;去离子水20-30份;双氧水10-15份。2.根据权利要求1所述的一种高强节能环保型减水剂，其特征在于，按照重量分数由如下原料组成: 聚乙二醇55份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚45份；马来酸酐35份;对甲基苯磺酸15份;烯丙基磺酸钠7份;丙烯酰胺12份;过硫酸铵3份;水泥35份;去离子水25份;双氧水13份。3.根据权利要求1所述的一种高强节能环保型减水剂，其特征在于，所述聚乙二醇、马来酸酐、对甲基苯磺酸、丙烯酰胺以及过硫酸铵均为分析纯，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基磺酸钠均为工业级。4.根据权利要求1所述的一种高强节能环保型减水剂，其特征在于，所述双氧水为自制的，浓度为30%-32 %。5.—种制备权利要求1至4任一项所述的高强节能环保型减水剂的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)酯化物单体的制备:在装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的250ml的三口瓶中加入聚乙二醇、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐和对甲基苯磺酸，恒温95°C，搅拌5-6h后停止反应，得到自制的酯化物； (2)测定酯化率并用红外光谱仪分析结构； (3)共聚物高效减水剂的制备:将自制的酯化物置于三口瓶中，添加适量的烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺、过硫酸铵和双氧水，在一定的温度下恒温反应，再加入去离子水，再升温至100-120°C反应，然后将制得的减水剂冷却至室温，用氢氧化钠中和混合物至pH=7，所得样品用红外光谱仪和GPC分析测试。6.根据权利要求5所述的一种制备高强节能环保型减水剂的方法，其特征在于，酯化率的测定方法为:在步骤(I)反应过程中，取出反应物0.5g左右，溶解在30g去离子水中，加入2-3滴酚酞，用0.1mol/LNaOH溶液滴定至微红色，所用NaOH溶液的体积为V，用公式A = c X VX40/m计算酸值，根据不同时间的酸值，计算酯化率，当酯化率小于50%时，按式(2)计算酯化率理论值;当酯化率大于50%时，按式(3)计算酯化率率理论值； Y=(A0-A1)/AX100%(I) Y1 = 2Y(2) Yl = 2(l-Y)(3) 式中:Y——聚乙二醇的酯化率； AO——酯化开始时的酸值； Al--酯化过程实际酸值； A一一醇被完全酯化导致酸值下降的总量； Yl—一聚乙二醇单酯酯化率。
【文档编号】C08F228/02GK105884236SQ201610205691
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】李强, 刘洁, 范立强, 赵海荣, 李瑞琪, 王宏艳, 李宏敏, 王晓静, 吴亚宁
【申请人】太原市第建筑工程集团有限公司, 太原市第一建筑工程集团有限公司