專(zhuān)利名稱(chēng)：聚羧酸系高效減水劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚羧酸系高效減水劑的制備方法，屬混凝土外加 劑的合成技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景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(lái)的第三代高性能減水劑。這類(lèi)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(qiáng)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(jì)上的自由度大，實(shí)現(xiàn)減水劑的高性能化的潛力 更大，合成不采用甲醛等對(duì)環(huán)境有污染的物質(zhì)等特點(diǎn)，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(guó)內(nèi)外近幾 年的研究熱點(diǎn)。聚羧酸系高效減水劑的合成方法報(bào)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(jiǎn)單，具有較好使用性 能的聚羧酸系高效減水劑的制備方法。本發(fā)明為聚羧酸系高效減水劑的制備方法，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，鏈轉(zhuǎn)移 劑為原料，其特征在于先將上述三種原料加水混合成混合溶液，然后向充有氮?dú)獾乃芤褐械渭踊旌先芤汉凸璉發(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1.0: 2.0~8.0;所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為硫醇類(lèi) 水溶性鏈轉(zhuǎn)移劑，包括巰基乙醇或巰基乙酸，巰基丙酸等，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(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鈉， 過(guò)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(shí)間分別為2.0~5.0小時(shí)和0.5 3.0小時(shí)。 所述共聚反應(yīng)的溫度可為80°C~100°C，時(shí)間為5.0~10.0小時(shí)。 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(shí)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(diǎn)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、鏈轉(zhuǎn)移劑三種原料加水混合成混合溶液，然后向充有氮?dú)獾乃芤褐械渭踊旌先芤汉鸵l(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(jiǎn)單。2、 經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及反復(fù)試驗(yàn)研究，合理選用硫醇類(lèi)水溶性鏈轉(zhuǎn)移 劑和自由基型引發(fā)劑，確定了原料配比、鏈轉(zhuǎn)移劑和引發(fā)劑用量、共 聚反應(yīng)溫度、時(shí)間等工藝參數(shù)和條件。反應(yīng)條件溫和，所采用設(shè)備簡(jiǎn) 單，設(shè)備投資少。通過(guò)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(lái)調(diào)整聚合物分子主鏈與支鏈的比例，通過(guò)調(diào)整 引發(fā)劑的加入量及兩次滴加來(lái)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；通過(guò)調(diào)整鏈轉(zhuǎn)移劑的 加入量來(lái)調(diào)整聚合物的分子量分布，尤其是在合成的聚合物分子量較 高時(shí)可避免分子量分布過(guò)寬導(dǎo)致降低聚羧酸系高效減水劑性能現(xiàn)象。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5000~100000，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(shí)，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(shí)由于鏈轉(zhuǎn)移劑的加入可避免聚合物分子量較高時(shí)分子 量分布過(guò)寬，從而提高聚羧酸系高效減水劑的綜合性能。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:將聚乙二醇單甲醚(聚合度n為23)丙烯酸酯160份 與甲基丙烯酸30份、2.3份巰基乙醇及50份去離子水混合均勻，在 反應(yīng)釜中加入660份去離子水，充氮?dú)?，升溫?(TC 95'C，同時(shí)滴 加聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸、巰基丙酸的混合溶液及34份5%的過(guò)硫酸銨溶液，滴加時(shí)間為2.5小時(shí)，然后再滴加12份 5%的過(guò)硫酸銨溶液，滴加時(shí)間為1.0小時(shí)，滴加完畢后保溫2.0小時(shí)， 降溫至55T: 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(cè)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(shí)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26份、2.0份巰基丙酸及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?dú)?，升溫?(TC 95i:，同時(shí) 滴加聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯酸、巰基丙酸的混合溶液及 38份5%的過(guò)硫酸鈉溶液，滴加時(shí)間為3.0小時(shí)，然后再滴加10份 5%的過(guò)硫酸鈉溶液，滴加時(shí)間為1.5小時(shí)，滴加完畢后保溫2.0小時(shí)， 降溫至55。C 65X:，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(cè)得其減水率為26.0%。(聚羧酸系高效減水劑用量為 水泥質(zhì)量的1%)。上述實(shí)施例中所用的氮?dú)鉃槠胀ㄆ垦b氮?dú)?，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(shí)施例，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)聚羧酸系高 效減水劑的不同性能要求及使用場(chǎng)合，選擇上述實(shí)施例中的不同配 比，或除上述各實(shí)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制備方法，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，鏈轉(zhuǎn)移劑為原料，其特征在于先將上述三種原料加水混合成混合溶液，然后向充有氮?dú)獾乃芤褐械渭踊旌先芤汉鸵l(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1.0∶2.0～8.0；所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為硫醇類(lèi)水溶性鏈轉(zhuǎn)移劑，包括巰基乙醇或巰基乙酸，巰基丙酸，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％。
2、 按權(quán)利要求1所述聚羧酸系高效減水劑的制備方法，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所述聚羧酸系高效減水劑的制備方法，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所述聚羧酸系高效減水劑的制備方法，其特征 在于所述的引發(fā)劑為自由基型引發(fā)劑，包括過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鈉，過(guò) 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所述聚羧酸系高效減水劑的制備方法，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所述聚羧酸系高效減水劑的制備方法，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1或4所述聚羧酸系高效減水劑的制備方法，其 特征在于所述引發(fā)劑溶液兩次滴加的時(shí)間分別為2.0~5.0小時(shí)和 0.5 3.0小時(shí)。
8、 按權(quán)利要求1所述聚羧酸系高效減水劑的制備方法，其特征 在于所述共聚反應(yīng)的溫度為80°C~100°C，時(shí)間為5.0-10.0小時(shí)。
9、 按權(quán)利要求1或9所述聚羧酸系高效減水劑的制備方法，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所述聚羧酸系高效減水劑的制備方法，其特征 在于所述堿性化合物調(diào)整PH值時(shí)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制備方法，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、(甲基)丙烯酸、鏈轉(zhuǎn)移劑為原料，其特征在于先將上述三種原料加水混合成混合溶液，然后向充有氮?dú)獾乃芤褐械渭踊旌先芤汉鸵l(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1.0∶2.0～8.0；所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為硫醇類(lèi)水溶性鏈轉(zhuǎn)移劑，包括巰基乙醇或巰基乙酸，巰基丙酸等，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％。工藝合理，操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和。
文檔編號(hào)C04B103/30GK101234866SQ20071016479
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)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(qǐng)人:王偉松