專利名稱：一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法，屬混凝土外加 劑的合成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚羧酸系高效減水劑是繼以木鈣為代表的普通減水劑和以萘系 為代表的高效減水劑之后發(fā)展起來的第三代高性能減水劑。這類減水 劑具有摻量低、減水率大、不離析、不泌水、混凝土坍落度性能保持 好、與水泥、摻合料及其它外加劑相容性好，能配制出超高強和超耐 久混凝土，有效降低混凝土早期的絕熱溫升，降低大體積混凝土的溫 度裂縫，分子結(jié)構(gòu)設(shè)計上的自由度大，實現(xiàn)減水劑的高性能化的潛力 更大，合成不采用甲醛等對環(huán)境有污染的物質(zhì)等特點，為推廣使用大 摻量粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢料提供了技術(shù)保證。因而成為國內(nèi)外近幾 年的研究熱點。聚羧酸系高效減水劑的合成方法報道的較多，但大多 數(shù)都較為繁瑣與復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝合理，操作簡單，具有較好使用性 能的聚羧酸系高效減水劑的合成方法。
本發(fā)明為一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法，以聚乙二醇單甲 醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸，丙烯酸或甲基丙烯酸為原料，其特征在于先將上述兩種原料加水混合成混合溶液，然后向充有 氮氣的水溶液中滴加混合溶液和引發(fā)劑溶液進(jìn)行共聚反應(yīng)，共聚反應(yīng) 結(jié)束后用堿性化合物調(diào)整PH值制得聚羧酸系高效減水劑；所述聚乙 二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯與丙烯酸或甲 基丙烯酸的摩爾比為1: 2.0~8.0。
所述聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯
的分子量可為800~2000。
所述混合溶液的濃度可為60~80%。
所述的引發(fā)劑可為自由基型引發(fā)劑，包括過硫酸銨或過硫酸鈉， 過硫酸鉀等，其加入量為聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚 甲基丙烯酸酯與丙烯酸或甲基丙烯酸總重量百分比的0.01~5.0%。
所述引發(fā)劑溶液的濃度可為2.0 10.0%。
所述的引發(fā)劑溶液可分兩次滴加，滴加比例為70~90%: 10~30%。
所述引發(fā)劑溶液兩次滴加的時間分別為2.0-5.0小時和0.5 3.0小時。 所述共聚反應(yīng)的溫度可為80°C~100°C，時間為5.0-10.0小時。 所述的堿性化合物可為氫氧化鈉及其水溶液或氫氧化鉀及其水
溶液，碳酸鈉及其水溶液。
所述堿性化合物調(diào)整PH值時的溫度可為55 65°C，調(diào)整后的PH
值控制在7.0-8.0。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出優(yōu)點和積極效果
1、采用先將聚乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸
兩種原料加水混合成混合溶液，然后向充有氮氣的水溶液中滴加混合溶液和引發(fā)劑溶液進(jìn)行共聚反應(yīng)，制備聚羧酸系高效減水劑，工藝合 理，操作簡單。
2、 經(jīng)優(yōu)化設(shè)計及反復(fù)試驗研究，合理選用自由基型引發(fā)劑，確
定了原料配比、引發(fā)劑用量、共聚反應(yīng)溫度、時間等工藝參數(shù)和條件。 反應(yīng)條件溫和，所采用設(shè)備簡單，設(shè)備投資少。通過調(diào)整聚乙二醇單 甲醚(甲基)丙烯酸酯與(甲基)丙烯酸的摩爾比來調(diào)整聚合物分子 主鏈與支鏈的比例，通過調(diào)整引發(fā)劑的加入量及兩次滴加來調(diào)整聚合 物的分子量，從而可調(diào)整聚羧酸系高效減水劑的性能以適應(yīng)不同品種 的水泥。
3、 由本發(fā)明制得的聚羧酸系高效減水劑，其聚合物分子為梳狀 分子，分子量為5000~20000，分子骨架由主鏈與支鏈組成，主鏈由 丙烯基聚合構(gòu)成，支鏈由親水性活性基團(tuán)聚乙二醇單甲醚酯鏈構(gòu)成， 當(dāng)聚合物分子被吸附在水泥顆粒上時，主鏈上的陰離子極性基團(tuán)提供 靜電斥力，具有親水性的支鏈可以伸展在液相中，從而在顆粒表面形 成龐大的立體吸附結(jié)構(gòu)產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)，靜電斥力與空間位阻效應(yīng) 協(xié)同作用，同時由于鏈轉(zhuǎn)移劑的加入可避免聚合物分子量較高時分子 量分布過寬，從而提高聚羧酸系高效減水劑的綜合性能。
具體實施例方式
實施例1:將聚乙二醇單甲，(聚合度n為23)丙烯酸酯160份 與甲基丙烯酸35份及50份去離子水混合均勻，在反應(yīng)釜中加入642 份去離子水，充氮氣，升溫至9(TC 95。C，同時滴加聚乙二醇單甲醚 丙烯酸酯、甲基丙烯酸的混合溶液及75份5%的過硫酸銨溶液，滴加時間為2.5小時，然后再滴加20份5%的過硫酸銨溶液，滴加時間 為1.0小時，滴加完畢后保溫2.0小時，降溫至55'C 65。C，用氫氧 化鈉溶液中和至PH值為7.0-8.0，再調(diào)整溶液固含量至20%，即為 聚羧酸系高效減水劑。應(yīng)用于某品牌水泥配制的砂漿，測得其減水率 為27.0%。(聚羧酸系高效減水劑用量為水泥質(zhì)量的1%)。
實施例2:將聚乙二醇單甲醚(聚合度n為29)甲基丙烯酸酯 160份與丙烯酸25份及70份去離子水混合均勻，在反應(yīng)釜中加入600 份去離子水，充氮氣，升溫至80'C 85'C，同時滴加聚乙二醇單甲醚 甲基丙烯酸酯、丙烯酸的混合溶液及75份5%的過硫酸鈉溶液，滴 加時間為3.5小時，然后再滴加15份5%的過硫酸鈉溶液，滴加時間 為1.5小時，滴加完畢后保溫2.0小時，降溫至55°C 65°C，用氫氧 化鉀溶液中和至PH值為7.0-8.0，再調(diào)整溶液固含量至20%，即為 聚羧酸系高效減水劑。應(yīng)用于某品牌水泥配制的砂漿，測得其減水率 為25.0%。(聚羧酸系高效減水劑用量為水泥質(zhì)量的1%)。
上述實施例中所用的氮氣為普通瓶裝氮氣，其通入量較小， 一般 使液面稍鼓出氣泡即可。所用的水為去離子水，其加入量可根據(jù)所需 制備的聚羧酸系高效減水劑的固含量作相應(yīng)調(diào)整。 一般聚合體系中固 含量控制在18.0~25.0%，所制得的聚羧酸系高效減水劑效果最佳。
本發(fā)明不局限于上述實施例，在實際應(yīng)用時，可根據(jù)聚羧酸系高 效減水劑的不同性能要求及使用場合，選擇上述實施例中的不同配 比，或除上述各實施例以外的不同配比，但均不以任何形式限制本發(fā) 明的范圍。
權(quán)利要求
1、一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法，以聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸，丙烯酸或甲基丙烯酸為原料，其特征在于先將上述兩種原料加水混合成混合溶液，然后向充有氮氣的水溶液中滴加混合溶液和引發(fā)劑溶液進(jìn)行共聚反應(yīng)，共聚反應(yīng)結(jié)束后用堿性化合物調(diào)整PH值制得聚羧酸系高效減水劑；所述聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯與丙烯酸或甲基丙烯酸的摩爾比為1∶2.0～8.0。
2、 按權(quán)利要求1所述一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法，其 特征在于所述聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲醚甲基丙烯 酸酯的分子量為800-2000。
3、 按權(quán)利要求1所述一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法，其 特征在于所述混合溶液的濃度為60~80%。
4、 按權(quán)利要求1所述一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法，其 特征在于所述的引發(fā)劑為自由基型引發(fā)劑，包括過硫酸銨或過硫酸 鈉，過硫酸鉀，其加入量為聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯或聚乙二醇單甲 醚甲基丙烯酸酯與丙烯酸或甲基丙烯酸總重量百分比的0.01~5.0%。
5、 按權(quán)利要求1或4所述一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法， 其特征在于所述引發(fā)劑溶液的濃度為2.0~10.0%。
6、 按權(quán)利要求1或4所述一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法， 其特征在于所述的引發(fā)劑溶液分兩次滴加，滴加比例為70~90%:10~30%。
7、 按權(quán)利要求6所述一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法，其 特征在于所述引發(fā)劑溶液兩次滴加的時間分別為2.0~5.0小時和 0.5 3.0小時。
8、 按權(quán)利要求1所述一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法，其 特征在于所述共聚反應(yīng)的溫度為80°C~100°C，時間為5.0~10.0小時。
9、 按權(quán)利要求1所述一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法，其 特征在于所述的堿性化合物為氫氧化鈉及其水溶液或氫氧化鉀及其 水溶液，碳酸鈉及其水溶液。
10、 按權(quán)利要求1或9所述一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法， 其特征在于所述堿性化合物調(diào)整PH值時的溫度為55~65°C ，調(diào)整后 的PH值控制在7.0-8.0。
全文摘要
一種聚羧酸系高效減水劑的合成方法，屬混凝土外加劑的合成技術(shù)領(lǐng)域，以聚乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸為原料，其特征在于先將上述兩種原料加水混合成混合溶液，然后向充有氮氣的水溶液中滴加混合溶液和引發(fā)劑溶液進(jìn)行共聚反應(yīng)，共聚反應(yīng)結(jié)束后用堿性化合物調(diào)整pH值制得聚羧酸系高效減水劑；所述聚乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸的摩爾比為1∶2.0～8.0；引發(fā)劑包括過硫酸銨或過硫酸鈉，過硫酸鉀等，其加入量為聚乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸總重量百分比的0.01～5.0％。本發(fā)明工藝合理，操作簡單，反應(yīng)條件溫和，所采用設(shè)備簡單，設(shè)備投資少。
文檔編號C04B103/30GK101239793SQ20071016478
公開日2008年8月13日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者孟照平, 朱紅軍, 王偉松, 王新榮, 王勝利 申請人:王偉松