一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法，包括以下步驟：1）將一定比例的不飽和聚氧乙烯醚和水加入到反應(yīng)釜中，攪拌使其溶解；2）在5~30℃下，一次性加入氧化劑水溶液，并攪拌；3）分別滴加適當(dāng)比例的促進劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的混合溶液以及共聚單體，2-4h滴完，滴加結(jié)束后，熟化1.5小時，最后，加入堿性調(diào)節(jié)劑，使其中和，即得到所述的聚羧酸減水劑。本發(fā)明所述制備方法工藝簡單，制得的減水劑低摻量即可具有高的分散性能。而且采用無熱源工藝，減少了加熱的步驟，使得生產(chǎn)更加簡便，成本更低，對環(huán)境比較友好，減少了對能源的消耗。
【專利說明】一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑材料的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著混凝土向高性能化和多功能化的方向發(fā)展，要求混凝土具有高工作性、高強度、高耐久性，并能滿足在許多特殊情況下的應(yīng)用。具有超分散性能的超塑化劑己成為高性能混凝土中不可缺少的組分之一。
[0003]近年來，隨著國家對節(jié)能減排的愈加重視及低碳經(jīng)濟理念的迅速推廣，科技工作者在力爭提高混凝土減水劑性能的同時也關(guān)注如何減少其對能源的消耗。特別是企業(yè)，正在努力尋找低能耗的產(chǎn)品，不僅可以節(jié)約成本，而且可以減少鍋爐的審批帶來的麻煩。
[0004]另一方面，目前生產(chǎn)聚羧酸減水劑的過程大多采用加熱的方式，比如采用蒸汽加熱、導(dǎo)熱油加熱等，都會造成環(huán)境污染。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法，其可以克服現(xiàn)有技術(shù)和生產(chǎn)中存在的問題和不足，采用無熱源工藝，可以合成出具有低摻量、高減水率 、低坍落度損失的高性能減水劑。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法，包括以下步驟:
1)將一定比例的不飽和聚氧乙烯醚和水加入到反應(yīng)釜中，攪拌使其溶解；
2)在5~3(TC下，一次性加入氧化劑水溶液，并攪拌；
3)分別滴加適當(dāng)比例的促進劑(還原劑)和鏈轉(zhuǎn)移劑的混合溶液以及共聚單體，滴加結(jié)束后，熟化1.5小時，最后，加入堿性調(diào)節(jié)劑，使其中和，即得到所述的聚羧酸減水劑。
[0007]上述反應(yīng)原材料的質(zhì)量份數(shù)為:
不飽和聚氧乙烯醚:100-250 ；
水的用量:1.0-2.0倍的不飽和聚氧乙烯醚的用量；
共聚單體:10-50 ；
氧化劑:0.1-5 ；
促進劑:0.1-5 ；
鏈轉(zhuǎn)移劑:0.1-5 ；
堿性調(diào)節(jié)劑:10-40。
[0008]所述的不飽和聚氧乙烯醚為烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚或異戊烯基聚氧乙烯醚。
[0009]所述的氧化劑為雙氧水、過硫酸鹽或水溶性偶氮類氧化劑。
[0010]所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨。[0011]所述的水溶性偶氮類氧化劑為偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽或偶氮二氰基戊酸。
[0012]所述的促進劑為次磷酸鈉、L-抗壞血酸、亞硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、硫代硫酸鈉、吊白塊或失水蘋果酸。
[0013]所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為2-巰基乙酸、3-巰基丙酸、甲基丙烯磺酸鈉、巰基琥珀酸或2-巰基乙醇。
[0014]所述的共聚單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、巴豆酸、檸檬酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、丙烯酸羥乙酯或丙烯酸羥丙酯中的2種或2種以上組合。
[0015]所述的堿性調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉、強氧化鉀、氫氧化鈣、氨水、硅酸鈉或乙醇胺，該堿性調(diào)節(jié)劑的加入量為了使溶液的pH值為6-7。
[0016]采用上述方案后，本發(fā)明具有如下有效效果:
1.本發(fā)明所述制備方法采用一步法合成，條件容易控制，性能穩(wěn)定，生產(chǎn)中不需要加熱，是一種綠色環(huán)保的工藝，易于工業(yè)化生產(chǎn)，工藝簡單，主要是采用高活性的氧化劑，并且通過引入多個單體進行共聚反應(yīng)，其分子結(jié)構(gòu)為梳型結(jié)構(gòu)，主鏈中含有極性基團，側(cè)鏈中含有聚氧化乙烯基鏈段所成空間阻隔，有利于提高水泥的分散性以及分散性保持能力，體現(xiàn)了低摻量高分散性，高保坍性等優(yōu)點。
[0017]2.本發(fā)明制備方法采用低活化能的氧化還原體系引發(fā)單體進行共聚，在常溫下即可聚合，適宜的反應(yīng)溫度在5~30°C范圍內(nèi)，實現(xiàn)了產(chǎn)品的無熱源工業(yè)化生產(chǎn)，簡化了生產(chǎn)設(shè)備，降低的生產(chǎn)成本，而且低活化能的氧化還原體系引發(fā)效率高，提高了反應(yīng)活性，減少單體的殘留量，使得產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化`率高，而且有效的控制了高溫副反應(yīng)的發(fā)生。因此，得到的產(chǎn)品具有較高的分散性能。
[0018]總之，本發(fā)明采用了無熱源工藝，減少了加熱的步驟，使得生產(chǎn)更加簡便，成本更低，對環(huán)境比較友好，減少了對能源的消耗。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述。以下份數(shù)均指質(zhì)量份數(shù)。
[0020]實施例1
1)將100份的烯丙基聚氧乙烯醚和150份的水加入到反應(yīng)釜中，攪拌使其溶解；
2)在5~30°C下，一次性加入2份的過硫酸銨(也可用過硫酸鈉或過硫酸鉀替代)，攪拌半小時；
3)分別滴加2份的次磷酸鈉和1份的2-巰基乙酸(該2-巰基乙酸也可用3-巰基丙酸替代)混合溶液以及10份的丙烯酸(該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(該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小時，最后，加入20份的氫氧化鈉溶液(也可用氫氧化鉀、氫氧化鈣、氨水、硅酸鈉或乙醇胺替代)，使其中和，即可得到高性能聚羧酸母液。
[0021]實施例2
1)將150份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和225份的水加入到反應(yīng)釜中，攪拌使其溶解；
2)在5~30°C下，一次性加入3份的雙氧水，攪拌半小時；3)分別滴加1份的亞硫酸氫鈉(該亞硫酸氫鈉也可用吊白塊替代)和1份的巰基琥珀酸混合溶液以及30份的馬來酸和5份的丙烯酸羥乙酯(該丙烯酸羥乙酯也可用丙烯酸羥丙酯替代)混合溶液，2h滴完，熟化1.5小時，最后，加入30份的氫氧化鈉溶液，使其中和，即可得到高性能聚羧酸母液。
[0022]實施例3
1)將200份的異戊烯基聚氧乙烯醚和300份的水加入到反應(yīng)釜中，攪拌使其溶解；
2)在5~30°C下，一次性加入0.5份的偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽(也可用偶氮二異丁基脒鹽酸鹽或偶氮二氰基戊酸替代)，攪拌半小時；
3)分別滴加1份的硫代硫酸鈉(該硫代硫酸鈉也可用L-抗壞血酸或硫酸亞鐵替代)和1份的巰基琥珀酸混合溶液以及30份的巴豆酸和5份的丙烯酸羥乙酯混合溶液，2h滴完，熟化1.5小時，最后，加入35份的氫氧化鈉溶液，使其中和，即可得到高性能聚羧酸母液。
[0023]實施例4
1)將250份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和375份的水加入到反應(yīng)釜中，攪拌使其溶解；
2)在5~30°C下，一次性加入2.5份的過硫酸銨，攪拌半小時；
3)分別滴加1.2份的失水蘋果酸和1份的2-巰基乙醇(該2-巰基乙醇也可用甲基丙烯磺酸鈉替代)混合溶液 以及50份的檸檬酸和5份的醋酸乙烯酯混合溶液，4h滴完，熟化
1.5小時，最后，加入40份的氫氧化鈉溶液，使其中和，即可得到高性能聚羧酸母液。
[0024]比較例I
1)將200份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和200份的水加入到反應(yīng)釜中，打開攪拌機，并將溫度升至60°C ；
2)分別滴加3份雙氧水溶液，1份的L-抗壞血酸和1份的3-巰基丙酸混合溶液以及25份的丙烯酸溶液，3h滴完，熟化I小時，最后，加入20份的氫氧化鈉溶液，使其中和，即可得到高性能聚羧酸母液。
[0025]將實施例f 4和比較例I合成得到的樣品，采用標準水泥，摻量按水泥質(zhì)量0.3%，根據(jù)GB 8076-2008《混凝土外加劑》，測其混凝土減水率、坍落度和經(jīng)時坍落度損失。混凝土配合比為:水泥360kg/m3、砂803kg/m3、石頭982 kg/m3,坍落度控制在210± IOmm,所得結(jié)果如表.1所示。
【權(quán)利要求】
1.一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將一定比例的不飽和聚氧乙烯醚和水加入到反應(yīng)釜中，攪拌使其溶解； 2)在5~3(TC下，一次性加入氧化劑水溶液，并攪拌； 3)分別滴加適當(dāng)比例的促進劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的混合溶液以及共聚單體，2-4h滴完，滴加結(jié)束后，熟化1.5小時，最后，加入堿性調(diào)節(jié)劑，使其中和，即得到所述的聚羧酸減水劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于反應(yīng)原材料的質(zhì)量份數(shù)為: 不飽和聚氧乙烯醚:100-250 ； 水的用量:1.0-2.0倍的不飽和聚氧乙烯醚的用量； 共聚單體:10-50 ； 氧化劑:0.1-5 ； 促進劑:0.1-5 ； 鏈轉(zhuǎn)移劑:0.1-5 ； 堿性調(diào)節(jié)劑:10-40。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于:在步驟I)中，所述的不飽和聚氧乙烯醚為烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚或異戊烯基聚氧乙烯醚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于:在步驟2)中，所述的氧化劑為雙氧水、過硫酸鹽或水溶性偶氮類氧化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于:所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于:所述的水溶性偶氮類氧化劑為偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽或偶氮二氰基戊酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于:在步驟3)中，所述的促進劑為次磷酸鈉、L-抗壞血酸、亞硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、硫代硫酸鈉、吊白塊或失水蘋果酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于:在步驟3)中，所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為2-巰基乙酸、3-巰基丙酸、甲基丙烯磺酸鈉、巰基琥珀酸或2-巰基乙醇。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于:在步驟3)中，所述的共聚單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、巴豆酸、檸檬酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、丙烯酸羥乙酯或丙烯酸羥丙酯中的2種或2種以上組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 或2所述的一種無熱源工藝的高性能聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于:在步驟3)中，所述的堿性調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氨水、硅酸鈉或乙醇胺，該堿性調(diào)節(jié)劑的加入量為使溶液的pH值為6-7。
【文檔編號】C08F283/06GK103804610SQ201410050035
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月13日
【發(fā)明者】柯余良, 方云輝, 林艷梅, 郭鑫祺, 沈建榮 申請人:貴州科之杰新材料有限公司, 科之杰新材料集團有限公司