緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時間制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及聚羧酸減水劑，具體涉及一種緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時間制備方法。該方法包括以下步驟：向容器中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水，常溫攪拌0.5h后，再向其中加入引發(fā)劑和引發(fā)助劑，常溫攪拌2min；同時滴定丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液、鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液，于1h同時滴完，滴定完畢后保溫0.5h，采用堿液調(diào)節(jié)pH值至6～7，加入水稀釋至固含量為40%即可。本發(fā)明制備工藝簡單、設(shè)備簡易，整個反應(yīng)過程無需加熱，節(jié)約能源；生產(chǎn)周期僅為2h，大大提高了生產(chǎn)效率，適用范圍廣，合成的緩釋型聚羧酸高性能保坍劑具有摻量少、保坍性能良好、環(huán)境友好等特點。
【專利說明】緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時間制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚羧酸減水劑，具體涉及一種緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時間制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國目前大力發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè)，商品混凝土需求旺盛，而作為商品混凝土外加劑之一的聚羧酸減水劑市場份額越來越大。在激烈的市場競爭中，減水率高，保坍效果，成本低的產(chǎn)品將擁有競爭優(yōu)勢，這也是各科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)不斷追求的方向。
[0003]聚羧酸系減水劑在制備過程中，一般要選擇一些帶不同基團(tuán)的單體材料，再按照分子設(shè)計原則通過加成反應(yīng)將可聚合結(jié)構(gòu)單元合成預(yù)定結(jié)構(gòu)與性能的減水劑，能夠更好地解決混凝土減水、引氣、緩凝、泌水等問題。通常由含羧酸基和聚氧化乙烯基兩種以上的單體，與含磺酸基、酯基或其它基團(tuán)的一些可聚單體通過自由基共聚反應(yīng)合成，在聚合物的分子結(jié)合過程中，不同單體以隨機(jī)或有規(guī)律地聚合在一起，在分子主鏈和側(cè)鏈上引入強(qiáng)極性基團(tuán)如羧基、磺酸基、酯基、聚氧化乙烯基等，使分子具有梳型結(jié)構(gòu)，其特殊的結(jié)構(gòu)決定了它的優(yōu)越性能。
[0004]然而，目前聚羧酸減水劑的生產(chǎn)工藝一般都是在4個小時左右，40~90°C溫度條件下進(jìn)行自由基反應(yīng)合成。通過無熱源法合成，節(jié)約了能源，也將大大減少生產(chǎn)成本；縮短反應(yīng)周期，也將大大提高生產(chǎn)效率。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時間制備方法，該方法以不飽和聚氧乙烯醚、丙烯酸羥乙酯為主要原料，在常溫溫度下，短時間合成出一種具有緩釋高保坍性能的聚羧酸減水劑，解決目前聚醚型聚羧酸減水劑保坍能力不足問題。
[0006]本發(fā)明所述的緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時間制備方法，包括以下步驟:
[0007](I)向容器中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水，常溫攪拌0.5h ；
[0008](2)向步驟(1)得到的溶液中加入引發(fā)劑和引發(fā)助劑，常溫攪拌2min;
[0009](3)將丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)溶于水，得到丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液；將鏈轉(zhuǎn)移劑溶于水得到鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液；
[0010](4)向步驟(2)得到的溶液中，同時滴定丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液、鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液，于Ih同時滴完；
[0011](5)滴定完畢后保溫0.5h，采用堿液調(diào)節(jié)pH值至6~7，加入水稀釋至固含量為40%即可。
[0012]其中，優(yōu)選技術(shù)方案如下:
[0013]步驟(1)中所述的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水的質(zhì)量比為I~1.1:1。[0014]步驟(2)中所述的引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。
[0015]步驟(2)中所述的引發(fā)助劑為亞硫酸氫鈉、吊白塊或維生素C中的一種或多種。所述的吊白塊的化學(xué)名稱為二水合次硫酸氫鈉甲醛或二水甲醛合次硫酸氫鈉。
[0016]步驟(2沖所述的引發(fā)劑和引發(fā)助劑的質(zhì)量比1:0.2~0.4，甲基烯丙基聚氧乙烯醚和引發(fā)劑的質(zhì)量比1:0.01~0.015。
[0017]步驟(3)中所述的丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液的質(zhì)量百分比濃度為40~60%
[0018]步驟(3)中所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸、巰基丙酸或異丙醇中的一種或多種，鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液的質(zhì)量百分比濃度為I~20%。
[0019]甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸的質(zhì)量比1:0.05~0.1，丙烯酸和丙烯酸羥乙酯的質(zhì)量比1:1~1.4，丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比1:0.1~0.3，丙烯酸和鏈轉(zhuǎn)移劑的質(zhì)量比1:0.1~0.3。
[0020]步驟(5)中所述的堿液為30wt.%的氫氧化鈉溶液。
[0021]本發(fā)明利用引發(fā)助劑提高引發(fā)劑在常溫下的分解速度，通過調(diào)整氧化還原體系中氧化劑與還原劑用量，各單體配比來確定具體合成方案。
[0022]本發(fā)明的有益效果如下:
[0023]本發(fā)明制備工藝簡單、設(shè)備簡易，整個反應(yīng)過程無需加熱，節(jié)約能源；生產(chǎn)周期僅為2h，大大提高了生產(chǎn)效率，適用范圍廣，合成的緩釋型聚羧酸高性能保坍劑具有摻量少、保坍性能良好、環(huán)境友好等特點。`【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0025]實施例1
[0026]向帶保溫套的1000ml三口燒瓶中投入分子量為2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，攪拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.5g過硫酸銨和0.8g亞硫酸氫鈉，充分?jǐn)嚢?min ;同時滴定含20g丙烯酸、21g丙烯酸輕乙酯、
2.3gAMPS和50g水的混合液以及2.1g巰基乙酸和80g水的混合液；lh同時滴完，滴定完畢后保溫0.5h ;加入一定的堿液調(diào)pH至6~7，并加入一定的水稀釋至固含量為40%。
[0027]實施例2
[0028]向帶保溫套的1000ml三口燒瓶中投入分子量為2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，攪拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.7g過硫酸銨和0.5g亞硫酸氫鈉及0.4g維生素C，充分?jǐn)嚢?min ；同時滴定含19g丙烯酸、22g丙烯酸羥乙酯、2.5gAMPS和50g水的混合液以及2.6g巰基乙酸和80g水的混合液；lh同時滴完，滴定完畢后保溫0.5h ;加入一定的堿液調(diào)pH至6~7，并加入一定的水稀釋至固含量為40%。
[0029]實施例3
[0030]向帶保溫套的1000ml三口燒瓶中投入分子量為2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，攪拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.2g過硫酸銨和0.83g吊白塊，充分?jǐn)嚢?min ;同時滴定含19.5g丙烯酸、20.5g丙烯酸羥乙酯、2.1gAMPS和50g水的混合液以及2.2g巰基乙酸和80g水的混合液；lh同時滴完，滴定完畢后保溫0.5h ;加入一定的堿液調(diào)pH至6~7，并加入一定的水稀釋至固含量為40%。
[0031]實施例4[0032]向帶保溫套的1000ml三口燒瓶中投入分子量為2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，攪拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.Sg過硫酸鉀和0.8g吊白塊，充分?jǐn)嚢?min ;同時滴定含20g丙烯酸、23g丙烯酸羥乙酯、2.6gAMPS和50g水的混合液以及5.3g異丙醇和80g水的混合液；lh同時滴完,滴定完畢后保溫0.5h ；加入一定的堿液調(diào)pH至6~7，并加入一定的水稀釋至固含量為40%。
[0033]實施例5
[0034]向帶保溫套的1000ml三口燒瓶中投入分子量為2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，攪拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.Sg過硫酸鉀和0.6g亞硫酸氫鈉及0.2吊白塊，充分?jǐn)嚢?min ;同時滴定含19g丙烯酸、23.5g丙烯酸輕乙酯、2gAMPS和50g水的混合液以及2g巰基丙酸及1.1g異丙醇和80g水的混合液；lh同時滴完，滴定完畢后保溫0.5h ;加入一定的堿液調(diào)pH至6~7,并加入一定的水稀釋至固含量為40%。
[0035]實施例6
[0036]向帶保溫套的1000ml三口燒瓶中投入分子量為2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，攪拌0.5h，待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.9g過硫酸鉀和0.5g亞硫酸氫鈉及0.45g維生素C,充分?jǐn)嚢?min ;同時滴定含18g丙烯酸、24g丙烯酸輕乙酯、2.8gAMPS和50g水的混合液以及2g巰基乙酸及1.5g異丙醇和80g水的混合液；Ih同時滴完,滴定完畢后保溫0.5h ;加入一定的堿液調(diào)pH至6~7,并加入一定的水稀釋至固含量為40%。
[0037]對以上6個實施例合成的緩釋型聚羧酸高性能保坍劑分別進(jìn)行以下試驗，對比產(chǎn)品為市售保坍劑BKS-103。
[0038]試驗1:水泥凈漿實驗
[0039]本實驗水泥為山鋁P.042.5。
[0040]水泥300g，保坍劑與水共87g，具體實驗結(jié)果如表1所示:
[0041]表1水泥凈漿實驗結(jié)果表
【權(quán)利要求】
1.一種緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時間制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)向容器中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水，常溫攪拌0.5h ； (2)向步驟(1)得到的溶液中加入引發(fā)劑和引發(fā)助劑，常溫攪拌2min; (3)將丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于水，得到丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液；將鏈轉(zhuǎn)移劑溶于水得到鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液； (4)向步驟(2)得到的溶液中，同時滴定丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液、鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液，于1h同時滴完； (5)滴定完畢后保溫0.5h，采用堿液調(diào)節(jié)pH值至6~7，加入水稀釋至固含量為40%即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水的質(zhì)量比為1~1.1:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的引發(fā)助劑為亞硫酸氫鈉、吊白塊或維生素C中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的引發(fā)劑和引發(fā)助劑的質(zhì)量比1:0.2~0.4，甲基烯丙基聚氧乙烯醚和引發(fā)劑的質(zhì)量比1:0.01~0.015。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述的丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液的質(zhì)量百分比濃度為40~60%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸、巰基丙酸或異丙醇中的一種或多種，鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液的質(zhì)量百分比濃度為I~20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于:甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸的質(zhì)量比1:0.05~0.1,丙烯酸和丙烯酸輕乙酯的質(zhì)量比1:1~1.4,丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比1:0.1~0.3，丙烯酸和鏈轉(zhuǎn)移劑的質(zhì)量比1:0.1~0.3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(5)中所述的堿液為30wt.%的氫氧化鈉溶液。
【文檔編號】C04B103/30GK103881029SQ201410157787
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】王建軍, 王雙平 申請人:山東卓星化工有限公司