一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：1）将一定比例的不饱和聚氧乙烯醚和水加入到反应釜中，搅拌使其溶解；2）在5~30℃下，一次性加入氧化剂水溶液，并搅拌；3）分别滴加适当比例的促进剂和链转移剂的混合溶液以及共聚单体，2-4h滴完，滴加结束后，熟化1.5小时，最后，加入碱性调节剂，使其中和，即得到所述的聚羧酸减水剂。本发明所述制备方法工艺简单，制得的减水剂低掺量即可具有高的分散性能。而且采用无热源工艺，减少了加热的步骤，使得生产更加简便，成本更低，对环境比较友好，减少了对能源的消耗。
【专利说明】一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料的【技术领域】，尤其涉及一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着混凝土向高性能化和多功能化的方向发展，要求混凝土具有高工作性、高强度、高耐久性，并能满足在许多特殊情况下的应用。具有超分散性能的超塑化剂己成为高性能混凝土中不可缺少的组分之一。
[0003]近年来，随着国家对节能减排的愈加重视及低碳经济理念的迅速推广，科技工作者在力争提高混凝土减水剂性能的同时也关注如何减少其对能源的消耗。特别是企业，正在努力寻找低能耗的产品，不仅可以节约成本，而且可以减少锅炉的审批带来的麻烦。
[0004]另一方面，目前生产聚羧酸减水剂的过程大多采用加热的方式，比如采用蒸汽加热、导热油加热等，都会造成环境污染。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于提供一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，其可以克服现有技术和生产中存在的问题和不足，采用无热源工艺，可以合成出具有低掺量、高减水率 、低坍落度损失的高性能减水剂。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是:
一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤:
1)将一定比例的不饱和聚氧乙烯醚和水加入到反应釜中，搅拌使其溶解；
2)在5~3(TC下，一次性加入氧化剂水溶液，并搅拌；
3)分别滴加适当比例的促进剂(还原剂)和链转移剂的混合溶液以及共聚单体，滴加结束后，熟化1.5小时，最后，加入碱性调节剂，使其中和，即得到所述的聚羧酸减水剂。
[0007]上述反应原材料的质量份数为:
不饱和聚氧乙烯醚:100-250 ；
水的用量:1.0-2.0倍的不饱和聚氧乙烯醚的用量；
共聚单体:10-50 ；
氧化剂:0.1-5 ；
促进剂:0.1-5 ；
链转移剂:0.1-5 ；
碱性调节剂:10-40。
[0008]所述的不饱和聚氧乙烯醚为烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚或异戊烯基聚氧乙烯醚。
[0009]所述的氧化剂为双氧水、过硫酸盐或水溶性偶氮类氧化剂。
[0010]所述的过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵。[0011]所述的水溶性偶氮类氧化剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐或偶氮二氰基戊酸。
[0012]所述的促进剂为次磷酸钠、L-抗坏血酸、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、硫代硫酸钠、吊白块或失水苹果酸。
[0013]所述的链转移剂为2-巯基乙酸、3-巯基丙酸、甲基丙烯磺酸钠、巯基琥珀酸或2-巯基乙醇。
[0014]所述的共聚单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、巴豆酸、柠檬酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的2种或2种以上组合。
[0015]所述的碱性调节剂为氢氧化钠、强氧化钾、氢氧化钙、氨水、硅酸钠或乙醇胺，该碱性调节剂的加入量为了使溶液的pH值为6-7。
[0016]采用上述方案后，本发明具有如下有效效果:
1.本发明所述制备方法采用一步法合成，条件容易控制，性能稳定，生产中不需要加热，是一种绿色环保的工艺，易于工业化生产，工艺简单，主要是采用高活性的氧化剂，并且通过引入多个单体进行共聚反应，其分子结构为梳型结构，主链中含有极性基团，侧链中含有聚氧化乙烯基链段所成空间阻隔，有利于提高水泥的分散性以及分散性保持能力，体现了低掺量高分散性，高保坍性等优点。
[0017]2.本发明制备方法采用低活化能的氧化还原体系引发单体进行共聚，在常温下即可聚合，适宜的反应温度在5~30°C范围内，实现了产品的无热源工业化生产，简化了生产设备，降低的生产成本，而且低活化能的氧化还原体系引发效率高，提高了反应活性，减少单体的残留量，使得产品的转化`率高，而且有效的控制了高温副反应的发生。因此，得到的产品具有较高的分散性能。
[0018]总之，本发明采用了无热源工艺，减少了加热的步骤，使得生产更加简便，成本更低，对环境比较友好，减少了对能源的消耗。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明作进一步详述。以下份数均指质量份数。
[0020]实施例1
1)将100份的烯丙基聚氧乙烯醚和150份的水加入到反应釜中，搅拌使其溶解；
2)在5~30°C下，一次性加入2份的过硫酸铵(也可用过硫酸钠或过硫酸钾替代)，搅拌半小时；
3)分别滴加2份的次磷酸钠和1份的2-巯基乙酸(该2-巯基乙酸也可用3-巯基丙酸替代)混合溶液以及10份的丙烯酸(该丙烯酸也可用甲基丙烯酸或衣康酸替代)和5份的丙烯酸甲酯(该丙烯酸甲酯也可用丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯替代)混合溶液，3h滴完，熟化1.5小时，最后，加入20份的氢氧化钠溶液(也可用氢氧化钾、氢氧化钙、氨水、硅酸钠或乙醇胺替代)，使其中和，即可得到高性能聚羧酸母液。
[0021]实施例2
1)将150份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和225份的水加入到反应釜中，搅拌使其溶解；
2)在5~30°C下，一次性加入3份的双氧水，搅拌半小时；3)分别滴加1份的亚硫酸氢钠(该亚硫酸氢钠也可用吊白块替代)和1份的巯基琥珀酸混合溶液以及30份的马来酸和5份的丙烯酸羟乙酯(该丙烯酸羟乙酯也可用丙烯酸羟丙酯替代)混合溶液，2h滴完，熟化1.5小时，最后，加入30份的氢氧化钠溶液，使其中和，即可得到高性能聚羧酸母液。
[0022]实施例3
1)将200份的异戊烯基聚氧乙烯醚和300份的水加入到反应釜中，搅拌使其溶解；
2)在5~30°C下，一次性加入0.5份的偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(也可用偶氮二异丁基脒盐酸盐或偶氮二氰基戊酸替代)，搅拌半小时；
3)分别滴加1份的硫代硫酸钠(该硫代硫酸钠也可用L-抗坏血酸或硫酸亚铁替代)和1份的巯基琥珀酸混合溶液以及30份的巴豆酸和5份的丙烯酸羟乙酯混合溶液，2h滴完，熟化1.5小时，最后，加入35份的氢氧化钠溶液，使其中和，即可得到高性能聚羧酸母液。
[0023]实施例4
1)将250份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和375份的水加入到反应釜中，搅拌使其溶解；
2)在5~30°C下，一次性加入2.5份的过硫酸铵，搅拌半小时；
3)分别滴加1.2份的失水苹果酸和1份的2-巯基乙醇(该2-巯基乙醇也可用甲基丙烯磺酸钠替代)混合溶液 以及50份的柠檬酸和5份的醋酸乙烯酯混合溶液，4h滴完，熟化
1.5小时，最后，加入40份的氢氧化钠溶液，使其中和，即可得到高性能聚羧酸母液。
[0024]比较例I
1)将200份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和200份的水加入到反应釜中，打开搅拌机，并将温度升至60°C ；
2)分别滴加3份双氧水溶液，1份的L-抗坏血酸和1份的3-巯基丙酸混合溶液以及25份的丙烯酸溶液，3h滴完，熟化I小时，最后，加入20份的氢氧化钠溶液，使其中和，即可得到高性能聚羧酸母液。
[0025]将实施例f 4和比较例I合成得到的样品，采用标准水泥，掺量按水泥质量0.3%，根据GB 8076-2008《混凝土外加剂》，测其混凝土减水率、坍落度和经时坍落度损失。混凝土配合比为:水泥360kg/m3、砂803kg/m3、石头982 kg/m3,坍落度控制在210± IOmm,所得结果如表.1所示。
【权利要求】
1.一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 1)将一定比例的不饱和聚氧乙烯醚和水加入到反应釜中，搅拌使其溶解； 2)在5~3(TC下，一次性加入氧化剂水溶液，并搅拌； 3)分别滴加适当比例的促进剂和链转移剂的混合溶液以及共聚单体，2-4h滴完，滴加结束后，熟化1.5小时，最后，加入碱性调节剂，使其中和，即得到所述的聚羧酸减水剂。
2.根据权利要求1所述的一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于反应原材料的质量份数为: 不饱和聚氧乙烯醚:100-250 ； 水的用量:1.0-2.0倍的不饱和聚氧乙烯醚的用量； 共聚单体:10-50 ； 氧化剂:0.1-5 ； 促进剂:0.1-5 ； 链转移剂:0.1-5 ； 碱性调节剂:10-40。
3.根据权利要求1或2所述的一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:在步骤I)中，所述的不饱和聚氧乙烯醚为烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚或异戊烯基聚氧乙烯醚。
4.根据权利要求1或2所述的一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:在步骤2)中，所述的氧化剂为双氧水、过硫酸盐或水溶性偶氮类氧化剂。
5.根据权利要求4所述的一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:所述的过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵。
6.根据权利要求4所述的一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:所述的水溶性偶氮类氧化剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐或偶氮二氰基戊酸。
7.根据权利要求1或2所述的一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:在步骤3)中，所述的促进剂为次磷酸钠、L-抗坏血酸、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、硫代硫酸钠、吊白块或失水苹果酸。
8.根据权利要求1或2所述的一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:在步骤3)中，所述的链转移剂为2-巯基乙酸、3-巯基丙酸、甲基丙烯磺酸钠、巯基琥珀酸或2-巯基乙醇。
9.根据权利要求1或2所述的一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:在步骤3)中，所述的共聚单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、巴豆酸、柠檬酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的2种或2种以上组合。
10.根据权利要求1 或2所述的一种无热源工艺的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:在步骤3)中，所述的碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨水、硅酸钠或乙醇胺，该碱性调节剂的加入量为使溶液的pH值为6-7。
【文档编号】C08F283/06GK103804610SQ201410050035
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2014年2月13日
【发明者】柯余良, 方云辉, 林艳梅, 郭鑫祺, 沈建荣 申请人:贵州科之杰新材料有限公司, 科之杰新材料集团有限公司