專利名稱：一種聚羧酸型高保坍減水劑的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混凝土用聚羧酸系減水劑的合成方法，更具體涉及一種聚羧酸型高保坍減水劑的合成方法。
背景技術(shù)：
聚羧酸系減水劑因性能優(yōu)異且綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)被稱為第三代高性能減水劑。隨著國家持續(xù)大力發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè)，并且對(duì)混凝土要求越來越高，聚羧酸系減水劑所占市場份額越來越大。具有高減水率，高保坍性能的聚羧酸減水劑擁有更有利的市場競爭力。目前聚羧酸減水劑的生產(chǎn)工藝主要有兩類，一種是酯型的，以MPEG為原料，通過先酯化，再合成來制備。這種工藝雖然原料價(jià)格便宜，但是由于工序復(fù)雜，耗時(shí)長，質(zhì)量難控制，且酯化所需溫度高，因此能耗成本及人工成本高；另一種是聚醚型的，用不飽和聚氧乙烯醚與不飽和羧酸及其它單體，在引發(fā)劑作用下直接聚合。這種工藝較酯型簡單，耗時(shí)短，產(chǎn)能大，能耗及人工成本低。但目前聚醚型產(chǎn)品的保坍能力有待進(jìn)一步提高。目前聚羧酸減水劑生產(chǎn)中對(duì)水質(zhì)要求較高，一般都是經(jīng)過處理的軟化水或去離子水，若可使用自來水合成將大大地簡化生產(chǎn)工藝并進(jìn)一步降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決目前聚醚型聚羧酸減水劑保坍能力不足問題，以不飽和聚氧乙烯醚為原料，在較低的溫度下，用自來水合成出一種具有高保坍性能的減水劑。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
—種聚羧酸型高保坍減水劑的合成方法，其步驟如下:(I)、處理水的制備:向自來水中加入水處理劑丙烯酸-馬來酸酐共聚物(PAA-PMA),至PAA-PMA含量為3_8mg/L，得處理水，備用；所述丙烯酸-馬來酸酐共聚物的分子量為2000-5000，所述丙烯酸-馬來酸酐共聚物中丙烯酸:馬來酸酐的摩爾比為1.1-1.5:1。(2)、合成:將底料(包括不飽和聚氧乙烯醚、馬來酸酐、功能性小單體和處理水)加入聚合反應(yīng)釜，升溫至40°C并攪拌至完全溶解，用32wt%Na0H水溶液調(diào)整pH值為4，再加入適量過氧化氫，滴加事先配制好的由丙烯酸、硫酸亞鐵銨、交聯(lián)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑和處理水組成的混合溶液，2.5-4小時(shí)滴加完，滴加完畢后繼續(xù)保溫0.5-1.5小時(shí)，用32wt%Na0H水溶液中和至pH值為5-6，得產(chǎn)品，使用前加自來水調(diào)整固體含量至40%。所述步驟(2)中，不飽和聚氧乙烯醚的分子量在1000-3000 ；所述步驟(2)中，不飽和聚氧乙烯醚為異戊烯醇聚氧乙烯醚和/或甲基烯丙基聚氧乙烯醚；所述步驟(2)中，功能性小單體為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和/或甲基丙烯磺酸鈉(MAS)；所述步驟(2)中，交聯(lián)劑為N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺；
所述步驟(2)中，鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基丙酸或甲基丙烯磺酸鈉(MAS)；所述馬來酸酐和丙烯酸的摩爾量之和為不飽和聚氧乙烯醚的3.0-5.0倍，其中馬來酸酐的摩爾量占馬來酸酐和丙烯酸總摩爾量的5%_50% ；所述功能性小單體與不飽和聚氧乙烯醚摩爾比0.05-0.5:1 ；所述過氧化氫占所有單體總質(zhì)量的0.5-3% ；所述底料中處理水占底料總質(zhì)量的30%_50% ；所述混合溶液中的硫酸亞鐵銨與所述過氧化氫摩爾比1:2-5，所述鏈轉(zhuǎn)移劑占所有單體總質(zhì)量的0.1_2%，交聯(lián)劑占所有單體總質(zhì)量的0.1-0.5% ；所述所有單體包括不飽和聚氧乙烯醚、丙烯酸、馬來酸酐和功能性小單體；所述混合溶液中處理水占混合溶液總質(zhì)量的70-90%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于:1、采用了硫酸亞鐵銨-過氧化氫氧化還原體系，且硫酸亞鐵銨具有調(diào)整聚合反應(yīng)活性的功能，在降低反應(yīng)溫度的同時(shí)能提高馬來酸酐的轉(zhuǎn)化率。2、通過在自來水中加入有機(jī)螯合劑PAA-PMA屏蔽自來水中的金屬離子，消除其對(duì)合成的影響，比一般水處理工藝處理水的制備成本低，還可以節(jié)約新建生產(chǎn)線設(shè)備的成本。3、馬來酸酐取代部分丙烯酸，40°C合成，成本較低。
具體實(shí)施方式
`下面申請(qǐng)人將結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施例1一種聚羧酸型高保坍減水劑的合成方法，其步驟如下:第一步、處理水的制備:向自來水中加入水處理劑丙烯酸-馬來酸酐共聚物(PAA-PMA),至PAA-PMA含量為6mg/L，得處理水，備用；所用PAA-PMA的分子量為5000，其中，丙烯酸:馬來酸酐的摩爾比為1.5:1。第二步、合成:向配有溫度計(jì)和電動(dòng)攪拌的反應(yīng)釜中投入異戊烯醇聚氧乙烯醚(分子量2400)240g、馬來酸酐20g、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸AMPS4g和處理水110g，升溫至40°C并攪拌至完全溶解，用32wt%Na0H水溶液調(diào)整pH值為4，再加入1.8g31%雙氧水，保持溫度在40°C,開始連續(xù)滴加事先配制好的由IIg丙烯酸、1.4g硫酸亞鐵銨、0.6g N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、0.Sg巰基丙酸和130g處理水組成的混合溶液，3小時(shí)滴畢，然后繼續(xù)保溫I小時(shí)，用32wt%Na0H水溶液調(diào)整pH值為5_6，得到聚羧酸型高保坍減水劑，記為X-W-1，加自來水調(diào)整固體含量為40%，備用。實(shí)施例2一種聚羧酸型高保坍減水劑的合成方法，其步驟如下:第一步、處理水的制備:向自來水中加入水處理劑丙烯酸-馬來酸酐共聚物(PAA-PMA),至PAA-PMA含量為3mg/L，得處理水，備用；所用PAA-PMA的分子量為4000，其中，丙烯酸:馬來酸酐的摩爾比為1.4:1。第二步、合成:向配有溫度計(jì)和電動(dòng)攪拌的反應(yīng)釜中投入異戊烯醇聚氧乙烯醚(分子量2400) 252g、馬來酸酐20g、AMPS6g和處理水116g，升溫至40°C并攪拌至完全溶解，用32wt%Na0H水溶液調(diào)整pH值為4，再加入1.47g31%雙氧水，保持溫度在40°C，開始連續(xù)滴加事先配制好的由IOg丙烯酸、1.33g硫酸亞鐵銨、0.64g N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺、2.1g甲基丙烯磺酸鈉(MAS)和130g處理水組成的混合溶液，3.5小時(shí)滴畢，然后繼續(xù)保溫I小時(shí)，用32wt%NaOH水溶液調(diào)整pH值為5_6，得到聚羧酸型高保坍減水劑，記為X_W_2，加自來水調(diào)整固體含量為40%，備用。實(shí)施例3一種聚羧酸型高保坍減水劑的合成方法，其步驟如下:第一步、處理水的制備:向自來水中加入水處理劑丙烯酸-馬來酸酐共聚物(PAA-PMA),至PAA-PMA含量為8mg/L，得處理水，備用；所用PAA-PMA的分子量為2000，其中，丙烯酸:馬來酸酐的摩爾比為1.1:1。第二步、合成:向配有溫度計(jì)和電動(dòng)攪拌的反應(yīng)釜中投入甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(分子量2400) 360g、馬來酸酐20g、甲基丙烯磺酸鈉4g和處理水165g，升溫至40°C并攪拌至完全溶解，用32wt%Na0H水溶液調(diào)整pH值為4，再加入1.9g31%雙氧水，保持溫度在40°C，開始連續(xù)滴加事先配制好的由15g丙烯酸、1.75g硫酸亞鐵銨、0.55g N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺、0.6g巰基丙酸和185g處理水組成的混合溶液，4小時(shí)滴畢，然后繼續(xù)保溫0.5小時(shí)，用32wt%Na0H水溶液調(diào)整pH值為5_6，得到聚羧酸型高保坍減水劑，記為X_W_3，加用自來水調(diào)整固體含量為40%，備用。實(shí)施例4一種聚羧酸型高保坍減水劑的合成方法，其步驟如下:第一步、處理水的制備:向自來水中加入水處理劑丙烯酸-馬來酸酐共聚物(PAA-PMA),至PAA-PMA 含量為4mg/L，得處理水，備用；所用PAA-PMA的分子量為3000，其中，丙烯酸:馬來酸酐的摩爾比為1.3:1。第二步、合成:向配有溫度計(jì)和電動(dòng)攪拌的反應(yīng)釜中投入異戊烯醇聚氧乙烯醚(分子量2400) 225g、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(分子量2400) 100g、馬來酸酐25g、2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸IOg和處理水125g，升溫至40°C并攪拌至完全溶解，用32wt%Na0H水溶液調(diào)整PH值為4，再加入3.6g31%雙氧水，保持溫度在40°C，開始連續(xù)滴加事先配制好的由24g丙烯酸、3g硫酸亞鐵銨、1.5gN, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、1.6g甲基丙烯磺酸鈉和160g處理水組成的混合溶液，3小時(shí)滴畢，然后繼續(xù)保溫I小時(shí)，用32wt%Na0H水溶液調(diào)整pH值為5-6，得到聚羧酸型高保坍減水劑，記為X-W-4，加自來水調(diào)整固體含量為40%，備用。實(shí)施例5一種聚羧酸型高保坍減水劑的合成方法，其步驟如下:第一步、處理水的制備:向自來水中加入水處理劑丙烯酸-馬來酸酐共聚物(PAA-PMA),至PAA-PMA含量為6mg/L，得處理水，備用；所用PAA-PMA的分子量為4000，其中，丙烯酸:馬來酸酐的摩爾比為1.2:1。第二步、合成:向配有溫度計(jì)和電動(dòng)攪拌的反應(yīng)釜中投入甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(分子量2400)198g、馬來酸酐24g、AMPS4g和處理水118g，升溫至40°C并攪拌至完全溶解，用32wt%Na0H水溶液調(diào)整pH值為4，再加入2.5g31%雙氧水，保持溫度在40°C，開始連續(xù)滴加事先配制好的由8g丙烯酸、2.2g硫酸亞鐵銨、1.1g N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺、1.2g MAS和83g處理水組成的混合溶液，2.5小時(shí)滴畢，然后繼續(xù)保溫1.5小時(shí)，用32wt%Na0H水溶液調(diào)整PH值為5-6，得到聚羧酸型高保坍減水劑，記為X-W-5，加自來水調(diào)整固體含量為40%，備用。實(shí)施例6一種聚羧酸型高保坍減水劑的合成方法，其步驟如下:第一步、處理水的制備:向自來水中加入水處理劑丙烯酸-馬來酸酐共聚物(PAA-PMA),至PAA-PMA含量為6mg/L，得處理水，備用；所用PAA-PMA的分子量為5000，其中，丙烯酸:馬來酸酐的摩爾比為1.3:1。第二步、合成:向配有溫度計(jì)和電動(dòng)攪拌的反應(yīng)釜中投入異戊烯醇聚氧乙烯醚(分子量2400)191g、馬來酸酐16g、AMPS4g、MAS0.7g和處理水126g，升溫至40°C并攪拌至完全溶解，用32wt%Na0H水溶液調(diào)整pH值為4，再加入1.3g31%雙氧水，保持溫度在40°C，開始連續(xù)滴加事先配制好的由15g丙烯酸、0.8g硫酸亞鐵銨、0.7g N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、0.4g巰基丙酸和92g處理水組成的混合溶液，3小時(shí)滴畢，然后繼續(xù)保溫I小時(shí)，用32wt%Na0H水溶液調(diào)整pH值為5-6，得到聚羧酸型高保坍減水劑，記為X-W-6，加自來水調(diào)整固體含量為40%,備用。對(duì)以上六個(gè)實(shí)施例合成的聚羧酸型高保坍減水劑分別進(jìn)行以下試驗(yàn):以下試驗(yàn)按照GB/T8077-2000的規(guī)定完成，公眾均可查閱此標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)1:本發(fā)明方法合成的產(chǎn)品與目前市售聚羧酸減水劑產(chǎn)品(武漢市聯(lián)合石油化工有限責(zé)任公司出產(chǎn)的WLH-031聚羧酸高性能減水劑)凈漿試驗(yàn)對(duì)比本實(shí)驗(yàn)所用水泥為亞東P.042.5，水泥300g，減水劑與自來水共87g，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表一所不:`
(摻量:指所用外加劑與水泥的質(zhì)量比，表一中實(shí)驗(yàn)就是1.2g40%固體含量的外加劑與300g水泥。)表一水泥凈漿實(shí)驗(yàn)
權(quán)利要求
1.一種聚羧酸型高保坍減水劑的合成方法，其步驟如下: (1)、處理水的制備:向自來水中加入水處理劑丙烯酸-馬來酸酐共聚物，至丙烯酸-馬來酸酐共聚物含量為3-8mg/L，得處理水，備用； 所述丙烯酸-馬來酸酐共聚物的分子量為2000-5000，所述丙烯酸-馬來酸酐共聚物中丙烯酸:馬來酸酐的摩爾比為1.1-1.5:1 ； (2)、合成:將底料加入聚合反應(yīng)釜，升溫至40°C并攪拌至完全溶解，用NaOH水溶液調(diào)整PH值為4，再加入適量過氧化氫，滴加事先配制好的由丙烯酸、硫酸亞鐵銨、交聯(lián)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑和處理水組成的混合溶液，2.5-4小時(shí)滴加完，滴加完畢后繼續(xù)保溫0.5-1.5小時(shí)，用NaOH水溶液中和至pH值為5-6，得產(chǎn)品； 所述底料包括不飽和聚氧乙烯醚、馬來酸酐、功能性小單體和處理水； 所述步驟(2)中，不飽和聚氧乙烯醚的分子量在1000-3000 ； 所述步驟(2)中，不飽和聚氧乙烯醚為異戊烯醇聚氧乙烯醚和/或甲基烯丙基聚氧乙烯醚； 所述步驟(2)中，功能性小單體為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和/或甲基丙烯磺酸鈉； 所述步驟(2)中，交聯(lián)劑為N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺； 所述步驟(2)中，鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基丙酸或甲基丙烯磺酸鈉； 所述馬來酸酐和丙烯酸的摩爾量之和為不飽和聚氧乙烯醚的3.0-5.0倍， 其中馬來酸酐的摩爾量占馬來 酸酐和丙烯酸總摩爾量的5%_50% ； 所述功能性小單體與不飽和聚氧乙烯醚摩爾比0.05-0.5:1； 所述過氧化氫占所有單體總質(zhì)量的0.5-3% ； 所述底料中處理水占底料總質(zhì)量的30%-50% ； 所述混合溶液中的硫酸亞鐵銨與所述過氧化氫摩爾比1:2_5，所述鏈轉(zhuǎn)移劑占所有單體總質(zhì)量的0.1_2%，交聯(lián)劑占所有單體總質(zhì)量的0.1-0.5% ； 所述所有單體包括不飽和聚氧乙烯醚、丙烯酸、馬來酸酐和功能性小單體； 所述混合溶液中處理水占混合溶液總質(zhì)量的70-90%。
全文摘要
本發(fā)明涉及建筑材料的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種聚羧酸型高保坍減水劑的合成方法，步驟如下1、向自來水中加入水處理劑丙烯酸-馬來酸酐共聚物至3-8mg/L，得處理水；2、將由不飽和聚氧乙烯醚、馬來酸酐、功能性小單體和處理水組成的底料加入聚合反應(yīng)釜，升溫至40℃并攪拌至完全溶解，用NaOH溶液調(diào)整pH4，再加入適量過氧化氫，滴加事先配制好的由丙烯酸、硫酸亞鐵銨、交聯(lián)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑和處理水組成的混合溶液，2.5-4h滴完，滴完后繼續(xù)保溫0.5-1.5h，用NaOH溶液中和至pH5-6，即得。本方法工藝簡單，條件溫和，原料轉(zhuǎn)化率高，且可用自來水作原料，大大節(jié)省了成本，產(chǎn)品的保坍能力等明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。
文檔編號(hào)C08F283/06GK103183793SQ201310097839
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者彭韜, 向紅軍 申請(qǐng)人:武漢市聯(lián)合石油化工有限責(zé)任公司