專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高性能聚羧酸減水保坍劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高性能聚羧酸減水保坍劑的制備方法。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)的高效減水劑相比，聚羧酸類(lèi)減水劑雖然具有減水率高、分子結(jié)構(gòu)靈活等多種優(yōu)點(diǎn)，但面對(duì)國(guó)內(nèi)復(fù)雜多變的水泥及混凝土材料，其性能上也存在一些不足，如聚羧酸減水劑對(duì)水泥的適應(yīng)性問(wèn)題，其突出表現(xiàn)為當(dāng)水泥變化時(shí)，混凝土坍落度損失速度有時(shí)會(huì)急劇加快，導(dǎo)致混凝土坍落度損失變大，從而影響工程使用。為此，業(yè)界通常以聚羧酸類(lèi)減水劑和葡萄糖酸鈉、蔗糖等緩凝劑復(fù)配來(lái)改善減水劑的保坍能力。但緩凝劑的加入不能從根本上解決保坍能力弱的缺點(diǎn)，過(guò)多的摻量反而會(huì)使混凝土的凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，降低混凝土質(zhì)量，影響施工進(jìn)度。于是，一種適應(yīng)性好、保坍能力強(qiáng)或者能改善聚羧酸類(lèi)減水劑保坍能力的外加劑成為近期研究的重點(diǎn)。CN102093521A公開(kāi)了一種聚羧酸高保坍劑的制備方法采用馬來(lái)酸酐與聚乙二醇雙酯化法，制備交聯(lián)單體，利用該單體與大分子不飽和聚醚在氧化還原體系中共聚，產(chǎn)生部分交聯(lián)。但該方法具有酯化率不高、不夠環(huán)保等缺點(diǎn)，此外該方法中所使用的巰基類(lèi)的鏈轉(zhuǎn)移劑對(duì)人體有較大危害。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)過(guò)程綠色環(huán)保的聚羧酸減水保坍劑，在具備較高減水率的同時(shí)具有很高的坍落度保持性能，其在單獨(dú)使用的情況下能使新拌混凝土坍落度在2小時(shí)內(nèi)基本不損失。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種高性能聚羧酸減水保坍劑的制備方法，所述方法包括(1)酯化反應(yīng)釜內(nèi)依次加入投料摩爾比為1 1 3的聚乙二醇、馬來(lái)酸酐，攪拌混合均勻，密閉反應(yīng)釜，升溫并控制溫度80 130°C反應(yīng)2 6小時(shí)，得到馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物，冷卻進(jìn)行下一步操作本步驟中也可使用催化劑進(jìn)行酯化。酯化溫度優(yōu)選90 105°C，反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選3 證。(2)稀釋水、還原劑維生素C、馬來(lái)酸酐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、步驟(1)得到的馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物在攪拌釜中混合均勻后打入高位槽1 ；馬來(lái)酸二甲酯或者馬來(lái)酸二甲酯與馬來(lái)酸單甲酯的混合物，在攪拌釜中攪拌使物料混合完全，打入高位槽2中， 備用；前述稀釋用水以將物料溶解為宜，優(yōu)選質(zhì)量用量為其他所有固體物料(還原劑維生素C+馬來(lái)酸酐+2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸+馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物)質(zhì)量之和的2 3倍；需攪拌使物料溶解完全，若較長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)溶完，可對(duì)物料進(jìn)行加熱，但不宜超過(guò)50°C ；C3)聚合向聚合釜中加入質(zhì)量用量之比為1 0.003 0.006的聚醚單體和雙氧水(折百量，即以H2A計(jì))(所用雙氧水質(zhì)量濃度為27% 30% )，加水溶解攪拌均勻，升溫并控溫在50 70°C，將高位槽1和2中的物料同時(shí)均勻向聚合釜中滴加，滴加時(shí)間3. 5 4.證，控制二者同時(shí)加完，加完后保溫0. 5 池，用液堿中和至pH值為5 7，再加水至所需濃度后出料，即得所述高性能聚羧酸減水保坍劑；水用量可根據(jù)需要確定，其中溶解水用量以聚醚單體質(zhì)量80% 150%為宜；所述聚醚單體、維生素C、馬來(lái)酸酐、馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物(質(zhì)量以聚乙二醇計(jì))、(馬來(lái)酸二甲酯或者馬來(lái)酸二甲酯與馬來(lái)酸單甲酯的混合物)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的投料摩爾比為1 0.03 0.09 0.2 2. 5 0. 2 2. 5 0. 5 5 0. 01 0. 5。優(yōu)選的，所述步驟(1)中聚乙二醇為下列之一或其中兩種以上的混合物PEG 200，PEG 400，PEG 600，PEG 800，所述聚乙二醇與馬來(lái)酸酐投料摩爾比為1 1. 0 1. 6。步驟(1)酯化過(guò)程也可使用催化劑，所述催化劑優(yōu)選為98%濃硫酸、對(duì)甲苯磺酸或其混合物，催化劑質(zhì)量用量為聚乙二醇質(zhì)量的0. 01% 2%。所述聚醚單體為甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)、3_甲基_3_ 丁烯醇聚氧乙烯醚或其混合物，分子量為2000 3000。所述聚醚單體、維生素C、馬來(lái)酸酐、馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物、(馬來(lái)酸二甲酯或者馬來(lái)酸二甲酯與馬來(lái)酸單甲酯混合物)、2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的投料摩爾比優(yōu)選為 1 0.03 0.09 0.5 2.0 0. 5 2. 0 0. 5 2. 0 0. 02 0. 2。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在1、采用聚乙二醇小分子原料與馬來(lái)酸酐酯化，酯化率高，反應(yīng)過(guò)程密閉進(jìn)行，不產(chǎn)生任何廢水、廢氣、廢渣，徹底消除了傳統(tǒng)反應(yīng)性高分子生產(chǎn)工藝對(duì)環(huán)境的污染；2、本發(fā)明方法不使用丙烯酸和巰基類(lèi)鏈轉(zhuǎn)移劑，既節(jié)省了成本、簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程， 又避免了酯化物揮發(fā)性大、味臭、強(qiáng)腐蝕性、操作繁瑣、不環(huán)保等弊??；3、本發(fā)明方法所制備的聚羧酸減水保坍劑具有極好的保坍性能，特別是在低坍落度保持方面表現(xiàn)出良好的性能，保證了混凝土的工作性能，又不影響混凝土的正常凝結(jié)，它能在單獨(dú)使用的情況下使新拌混凝土坍落度在2小時(shí)內(nèi)基本不損失；4、本發(fā)明方法所制備的聚羧酸減水保坍劑還具有較高的減水率，減水率可達(dá)觀％，為改善混凝土工作性能、提高混凝土強(qiáng)度提供了保證；5、本發(fā)明方法所制備的聚羧酸減水保坍劑不含甲醛及其它有害成分，綠色環(huán)保。 具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此實(shí)施例1 酯化反應(yīng)向酯化釜中依次加入聚乙二醇(PEG200) 2000Kg，馬來(lái)酸酐llOOKg，開(kāi)始攪拌，將
酯化釜密閉，開(kāi)始升溫至105°C，保持溫度反應(yīng)4h，冷卻至50°C得到馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物，備用；聚合反應(yīng)向攪拌釜1中加入2500Kg去離子水，開(kāi)始攪拌并依次投入以下物料25kg維生素 C、20kg 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、300kg馬來(lái)酸酐、600kg馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物，攪拌均勻后打入高位槽1中備用，將300kg馬來(lái)酸二甲酯打入高位槽2中備用；向聚合反應(yīng)釜中加入4500Kg去離子水，開(kāi)始攪拌并進(jìn)行升溫，然后依次向其中投入甲基烯丙醇聚氧乙烯醚M00Kg、3-甲基-3- 丁烯-1-醇聚氧乙烯醚2. 4噸，再加入60kg 濃度為30%的雙氧水，整個(gè)過(guò)程控制溫度不超過(guò)65°C ；保持聚合釜的溫度為65°C，將高位槽①和②中的物料同時(shí)均勻向聚合釜中滴加， 滴加時(shí)間為4h，完后保溫lh，冷卻反應(yīng)物料至40°C，加入30%的液堿調(diào)節(jié)pH為5. 5，得到含固量為44%的聚羧酸減水保坍劑。實(shí)施例2 酯化反應(yīng)向酯化釜中依次加入聚乙二醇(PEG400) 2000Kg，馬來(lái)酸酐800Kg，開(kāi)始攪拌，將酯化釜密閉，開(kāi)始升溫至102°C，保持溫度反應(yīng)4.證，冷卻至50°C得到馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物，備用；聚合反應(yīng)向攪拌釜1中加入3000Kg去離子水，開(kāi)始攪拌并依次投入以下物料20kg維生素 C、10kg 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、300kg馬來(lái)酸酐、800kg馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物，攪拌均勻，打入高位槽1中備用，將IOOkg馬來(lái)酸二甲酯、IOOkg馬來(lái)酸單甲酯在攪拌釜2中攪勻后，打入高位槽2中備用；向聚合反應(yīng)釜中加入4000Kg去離子水，開(kāi)始攪拌并進(jìn)行升溫，然后依次向其中投入甲基烯丙醇聚氧乙烯醚1200Kg、3-甲基-3- 丁烯-1-醇聚氧乙烯醚3600Kg，再加入55kg 濃度為30%的雙氧水，整個(gè)過(guò)程控制溫度不超過(guò)65°C ；保持聚合釜的溫度為63°C，將高位槽1和2中的物料同時(shí)均勻向聚合釜中滴加，滴加時(shí)間為4h，完后保溫lh，冷卻反應(yīng)物料至40°C，加入30%的液堿調(diào)節(jié)pH為5. 5，得到含固量為45%的聚羧酸減水保坍劑。實(shí)施例3 酯化反應(yīng)向酯化釜中依次加入聚乙二醇(PEG400)2000Kg，馬來(lái)酸酐800Kg，開(kāi)始攪拌，開(kāi)始升溫至98°C，保持溫度反應(yīng)4.證，冷卻至50°C得到馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物，備用；聚合反應(yīng)向攪拌釜1中加入3000Kg去離子水，開(kāi)始攪拌并依次投入以下物料15kg維生素 C、15kg 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、400kg馬來(lái)酸酐、700kg馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物，攪拌均勻，打入高位槽1中備用，將IOOkg馬來(lái)酸二甲酯、IOOkg馬來(lái)酸單甲酯在攪拌釜2中攪勻后，打入高位槽2中備用；向聚合反應(yīng)釜中加入4000Kg去離子水，開(kāi)始攪拌并進(jìn)行升溫，然后依次向其中投入3-甲基-3- 丁烯-1-醇聚氧乙烯醚4800Kg，再加入50kg濃度為30%的雙氧水，整個(gè)過(guò)程控制溫度不超過(guò)65 °C ；保持聚合釜的溫度為60°C，將高位槽1和2中的物料同時(shí)均勻向聚合釜中滴加，滴加時(shí)間為4h，完后保溫lh，冷卻反應(yīng)物料至40°C，加入30%的液堿調(diào)節(jié)pH為6. 5，得到含固量為46%的聚羧酸減水保坍劑。應(yīng)用例混凝土測(cè)試數(shù)據(jù)
對(duì)上述實(shí)施例1 3所得的聚羧酸減水保坍劑按如下表1中的C40配比進(jìn)行混凝土測(cè)試(GB8076-2008)，與CN102093521A中的實(shí)施例1作為對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表2 表 權(quán)利要求
1.一種高性能聚羧酸減水保坍劑的制備方法，所述方法包括(1)反應(yīng)釜內(nèi)依次加入投料摩爾比為1 1 3的聚乙二醇、馬來(lái)酸酐，攪拌混合均勻， 密閉反應(yīng)釜，升溫并控制溫度80 130°C反應(yīng)2 6小時(shí)，得到馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物， 冷卻進(jìn)行下一步操作(2)稀釋水、還原劑維生素C、馬來(lái)酸酐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、步驟(1)得到的馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物混合均勻后打入高位槽1 ；馬來(lái)酸二甲酯或者馬來(lái)酸二甲酯與馬來(lái)酸單甲酯混合物，攪拌均勻后打入高位槽2，備用；(3)向聚合釜中加入質(zhì)量用量之比為1 0.003 0.006的聚醚單體和雙氧水，加水溶解攪拌均勻，升溫并控溫在50 70°C，將高位槽1和2中的物料同時(shí)均勻向聚合釜中滴力口，滴加時(shí)間3. 5 4.證，控制二者同時(shí)加完，加完后保溫0. 5 池，用液堿中和至pH值為 5 7，再加水至所需濃度后出料，即得所述高性能聚羧酸減水保坍劑；所述聚醚單體、維生素C、馬來(lái)酸酐、馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物、(馬來(lái)酸二甲酯或者馬來(lái)酸二甲酯與馬來(lái)酸單甲酯的混合物)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的投料摩爾比為為 1 0.03 0.09 0.2 2. 5 0. 2 2. 5 0. 5 5 0. 01 0. 5。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(1)中聚乙二醇為下列之一或其中兩種以上的混合物=PEG 200，PEG 400，PEG 600，PEG800 ；所述聚乙二醇與馬來(lái)酸酐投料摩爾比為1 1. 0 1. 6。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述聚醚單體為甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、 3-甲基-3- 丁烯-1-醇聚氧乙烯醚或其混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述聚醚單體、維生素C、馬來(lái)酸酐、馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物、(馬來(lái)酸二甲酯或者馬來(lái)酸二甲酯與馬來(lái)酸單甲酯的混合物)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的投料摩爾比為1 0.03 0.09 0.5 2.0 0. 5 2. 0 0. 5 2. 0 0. 02 0. 2。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高性能聚羧酸減水保坍劑的制備方法，所述方法包括(1)聚乙二醇、馬來(lái)酸酐在密閉反應(yīng)釜中于80～130℃反應(yīng)2～6小時(shí)，得到馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物；(2)稀釋水、還原劑維生素C、馬來(lái)酸酐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、步驟(1)得到的馬來(lái)酸酐聚乙二醇酯化物混合均勻后打入高位槽1；馬來(lái)酸二甲酯或者馬來(lái)酸二甲酯與馬來(lái)酸單甲酯混合物，攪拌均勻后打入高位槽2，備用；(3)向聚合釜中加入聚醚單體、雙氧水和水，升溫并控溫在50～70℃，將高位槽1和2中的物料同時(shí)均勻向聚合釜中滴加，加完后保溫0.5～2h，用液堿中和至pH值為5～7，再加水至所需濃度后出料，即得所述高性能聚羧酸減水保坍劑；本發(fā)明方法所制備的聚羧酸減水保坍劑具有極好的保坍性能，且綠色環(huán)保。
文檔編號(hào)C04B103/30GK102532437SQ201110455060
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者韓玉龍, 黃陽(yáng)波 申請(qǐng)人:上虞吉龍化學(xué)建材有限公司, 浙江吉盛化學(xué)建材有限公司, 浙江龍盛集團(tuán)股份有限公司