专利名称:微波和超声波快速合成聚羧酸减水剂的方法
技术领域:
一种用微波超声波合成促进聚羧酸系水泥减水剂方法,属于有机合成技术领域。具体地说明是一种以过硫酸胺和次亚磷酸钠为引发剂,将下列3种原料①单糖和低聚糖甲氧基聚乙二醇或聚乙二醇;③不饱和羧酸或不饱和酸酐加入反应器中,对苯二酚为阻聚剂,搅拌加热至70 120°C进行酯化反应,在微波和超声波辐射下合成聚羧酸,反应20min后取样测定接枝率,达到40 90%后停止反应得到酯化产物。
背景技术:
聚羧酸系水泥减水剂是目前最有发展前景的新一代混凝土超塑化剂,由于它具有高减水、掺量低、高保坍性能、渐渐受到了混凝土界的广泛认同。系第一代第二代减水剂相t匕,聚羧酸系水泥减水剂具有以优点对水泥分子具有超分散性能,减水率大大超过普通
减水剂,且混凝土流动性大,坍损小;②对凝胶材料的适应性强;③浇筑防水抗渗混凝土,对施工环境温度要求低;④能提高使用水泥粉煤灰及磨细矿渣的掺加量;⑤环保无毒。日美欧等国家在90年代中期已成功实现了聚羧酸水泥减水剂的工业化和应用;全国内京沪高铁,上海磁悬浮、东海大桥、苏通大桥等许多重要工程已使用这类减水剂。聚羧酸系减水剂分子一般由丙烯酸衍生物及其它烯类单体经水溶液体系聚合而获得共聚反应时间为6 8h。在微波和超声波辐射下只要2 3h。在共聚反应中,存在共聚工艺条件不易控制造成的共聚物不稳定等问题。
发明内容
微波和超声波化学是一门新的交叉学科。微波和超声波辐射代替常规加热方法进行化学反应具有内部加热、清洁、节能、体系易控制等优点。本发明技术方案是单糖和低聚糖接枝聚羧酸高效减水剂,其特征在于它的化学结构通式表达为
权利要求
1.一种用微波和超声波促进合成的单糖低聚糖接枝聚羧酸高效减水剂,其特征在于它的化学结构通式表达为
2.如权利要求,所述的单糖低聚糖聚羧酸高效减水剂的制备方法,其特征在于它包括如下步骤 1)功能性测链接枝将下列3种原料①单糖低聚糖甲氧基聚乙二醇或聚乙二醇;③不饱和羧酸或不饱和酸酐加入反应器中,以对苯磺酸、次磷酸钠为催化剂,对苯二酚为阻聚剂,搅拌加热至70 120°C进行酯化反应,反应2 3小时后取样测定接枝率达到40 90%后,停止反应得到酯化产物。
其反应原料配比为 低聚糖、单糖与[甲氧基聚乙二醇或聚乙二醇]的摩尔比为2 : I I : 10 ; {单糖、低聚糖+ [甲氧基聚乙二醇或聚乙二醇])与[不饱和羧酸或不饱和酸酐]的摩尔比为I:I I:3: 对甲苯硫酸为酯化反应原料总质量的I. O 5. 0% ; 对苯二酸为酸化反应原料总质量的O. 02 O. 20% ; 所述酯化反应原料为单糖+ [甲氧基聚乙二醇或聚乙二醇]+ [不饱和羧酸或不饱和酸酐]; 2)自由基共聚在反应器中加入磺酸基单体、链转移剂和水,加热至60 90°C,分别滴加下列2种单体及引发剂(I)步骤I)的酯化产物、(2)不饱和羧酸或不饱和酸酐、(3)引发剂过硫酸铵,和次磷酸钠,在60 120min滴加完毕,反应2 3h后停止加热,得共聚产物; 其反应原料配比为 酯化产物与不饱和羧酸或不饱和酸酐的摩尔比为I:5 I:9; 酯化产物与磺酸基单体的摩尔比为I : I I : 5 ; 引发剂过硫酸铵和次亚磷酸钠(I)磺酸基单体、(2)不饱和羧酸或不饱和酸酐、(3)酯化产物三种单体总质量的O. 3 8. 0% ; 水的加入量为(I)磺酸基单体、(2)不饱和羧酸或不饱和酸酐、(3)酯化产物三种单体总质量的I 3倍;3)中和后处理将步骤2)所得共聚产物冷却,加碱溶液调节pH至7 8,加水稀释至质量分数为20%,即得单糖或低聚糖接枝聚羧酸高效减水剂产品。
3.根据权利要求2所述的单糖和低聚糖接枝聚羧酸高效减水剂的制备方法,其特征在于 所述的单糖为三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖、七碳糖、蔗糖、果糖、麦芽糖,低聚糖任意一种或任意多种以上的混合,任意二种以上混合时为任意配比。
4.根据权利要求2所述的聚羧酸高效减水剂的制备方法,其特征在于引入微波和超声波辐射微波频率为300兆赫 30兆兆赫。超声波20000HZ用1000W微波和1000W超声波辐射上述反应物,使其迅速升温至反应温度,60°C 80°C下反应至量法测不出双链存在,继续在同样微波、超声辐射反应条件下老化I 2min,用30%的NaOH水中和反应物至PH=7 8即得聚羧酸系水泥剂产品。
全文摘要
一种用微波超声波合成促进聚羧酸系水泥减水剂的放用微波快速加热提高反应物的温度,使界面快速达到80℃以上。用超声波搅拌和振动反应界质,使得反应物快速完成。使得原反应需5~10h才能完成的反应物体,用微波和超声波辐射下只需10~30min就能完成。这一方法属于有机合成领域。本发明基于对水泥减水剂的性能要求和单体分子构效关系的分析,对单体分子结构的选择和单体配比进行了优化,选用单糖低聚糖,就是葡萄糖,麦芽糖,聚乙二醇、对苯二酚,结苯磺酸钠,甲基丙炳、磺酸钠、过硫酸铵,次亚磷酸钠。以过硫酸铵和次亚磷酸钠为引发剂,在此基础上引入微波和超声波技术,利用微波和超声波快速合成聚羧酸系减水剂产品,本发明提供的方法可以大大缩短时间,降低能耗,减少污染,提高产品的净桨流动性,是一种安全、高效节能、绿色且操简单的新方法,符合时代潮流。
文档编号C08G65/48GK102826783SQ20111017819
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月19日 优先权日2011年6月19日
发明者谢艾民 申请人:谢艾民