一種新型高強(qiáng)節(jié)能型聚羧酸減水劑及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種新型高強(qiáng)節(jié)能型聚羧酸減水劑及其制備方法。所述聚羧酸減水劑所使用原料各組分的重量百分比為：端烯基烷撐聚氧乙烯醚：2-12%；順丁烯二酸酐：0.5-8%；過(guò)硫酸銨與亞硫酸氫鈉：2-8%；甲基丙烯酸:4-15%；巰基乙酸:1-10%；維生素C:0.2-3.0%；甲基丙烯酰胺:0.5-5%；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸鈉:1.5-8%；氫氧化鈉:0.1-4%；水:55-88.2%；所述聚羧酸減水劑按下列步驟進(jìn)行：1、溶液配制；2、設(shè)備加水、攪拌；3、滴加配制溶液；4、保溫、反應(yīng)；5、獲得成品。本發(fā)明合成的聚羧酸減水劑具有很好的工作性能，在較小的摻量下，具有好的分散性和保塑性，減水率高，早期強(qiáng)度發(fā)展快，后期強(qiáng)度高，具有明顯的高強(qiáng)性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種新型高強(qiáng)節(jié)能型聚羧酸減水劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到化工建材領(lǐng)域，特別涉及到一種新型高強(qiáng)節(jié)能型聚羧酸減水劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚羧酸減水劑可以用來(lái)配制高強(qiáng)混凝土，節(jié)約水泥用量，使混凝土具有較好的分散性與分散保持性，得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，已成為混凝土減水劑市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。聚羧酸高效減水劑具有低摻量，高減水率，低坍落度損失，提高混凝土的工作性，較好的滿(mǎn)足工程施工要求等特點(diǎn)，已成為提高混凝土高性能的外加劑，也是目前外加劑產(chǎn)品中的研究熱點(diǎn)。如許永東，趙秋勇，陳小平，黃秀麗.馬來(lái)等發(fā)表的酸酐類(lèi)聚羧酸減水劑研究現(xiàn)狀及展望[J].混凝土，2013 (5):101-103 ;王友奎，趙帆，王洛禮等發(fā)表的低坍損聚羧酸系高效減水劑的合成[J].混凝土，2005 (9):79-82 ;房滿(mǎn)滿(mǎn)，西曉林，林東等發(fā)表的聚羧酸系高效減水劑的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景[J].材料導(dǎo)報(bào)，2008等研究結(jié)果。商品混凝土是一種通過(guò)膠凝材料將集料與填料按一定比例混合后加水凝固硬化而具有膠結(jié)能力并具備一定強(qiáng)度的建筑材料，見(jiàn)劉崗發(fā)表的影響商品混凝土質(zhì)量的原材料[J].遼寧建材，2010(3):37~38，隨著高層建筑、高標(biāo)準(zhǔn)橋梁、高等級(jí)公路等一系列大型工程對(duì)混凝土的需求量增加，商品混凝土已經(jīng)成為混凝土生產(chǎn)的一種主要形式，商品混凝土主要由水泥、摻合料、石、砂、水、外加劑等六種原材料組成，其中水泥是構(gòu)成混凝土強(qiáng)度的基礎(chǔ)，也是混凝土六種原材料中成本最高的一個(gè)，生產(chǎn)水泥帶來(lái)的環(huán)境污染也最嚴(yán)重。然而現(xiàn)狀商品混凝土中通常都存在20~30%的水泥由于沒(méi)有水化而只起填充作用。
[0003]李祟智等發(fā)表的聚羧酸系混凝土減水劑結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的試驗(yàn)研究[J]混凝土.2002，(4):3-5，該文研究用分子設(shè)計(jì)的理念是根據(jù)聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)決定其性能的理論:聚羧酸減水劑分子中應(yīng)該具有羥基、羧基、高密度磺酸基、酰胺基、醚基、非極性短主鏈、極性長(zhǎng)側(cè)鏈等活性基團(tuán)。羥基和羧基具有緩凝作用，羥基的數(shù)目越多緩凝效果越明顯，羧基和磺酸基為陰離子，具有減水作用和保塑作用；酰胺基具有引氣作用、分散和緩凝作用；醚基具有一定的引氣作用、分散和增穩(wěn)作用；結(jié)合相應(yīng)基團(tuán)的對(duì)于減水劑的特性，該研究產(chǎn)品具有合適的支鏈長(zhǎng)度，能使減水劑保持很好的流動(dòng)性；且具有多支鏈的梳形結(jié)構(gòu)，在以保證混凝土強(qiáng)度為基礎(chǔ)的同時(shí)，具有高效減水率，又能更深層次的分散混凝土中的水泥顆粒并充分激發(fā)混凝土中只起填充作用的水泥的功效，減少混凝土中未水化的水泥組分，使單位混凝土中水泥用量大幅減低。從而大幅度降低因生產(chǎn)水泥引起的環(huán)境污染，具有明顯的節(jié)能環(huán)保作用。
[0004]端烯基烷撐聚氧乙烯醚為改性聚醚，見(jiàn)仲崇綱，劉兆濱，周立明，朱建民，李雪峰，范雷，董振鵬申請(qǐng)的一種端烯基烷撐雙尾聚氧乙烯醚及其制備方法和應(yīng)用.專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?CN201010560149，其末端含有反應(yīng)性雙鍵，也是合成新一代聚羧酸系減水劑的重要原料，分子結(jié)構(gòu)中含有兩條雙親水性的聚氧乙烯鏈，在過(guò)氧化物、熱、輻射等條件下，引發(fā)生成自由基，能與其它的不飽和單體發(fā)生自由基共聚合，形成不同結(jié)構(gòu)、不同分子量的共聚物。作為聚羧酸減水劑的大分子單體合成的聚羧酸減水劑具有能更深層次的分散混凝土中的水泥顆粒并充分激發(fā)混凝土中只起填充作用的水泥的功效，減少混凝土中未水化的水泥組分，摻用該減水劑的混凝土具有早期強(qiáng)度發(fā)展快，后期強(qiáng)度高，并具有摻量低、減水率高、坍落度損失極小、體積穩(wěn)定性好、對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕等特點(diǎn)，將成為新的研究熱點(diǎn)。
[0005]2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸鈉，該小分子單體同時(shí)含有酰胺基與磺酸基，參與聚合的形式多樣，分子設(shè)計(jì)自有度高，利用該分子合成的減水劑具有優(yōu)異的保坍性和超高的減水劑效果。見(jiàn)孫振平，吳小琴，楊輝等人申請(qǐng)的一種高減水率高坍落度保持性的聚羧酸減水劑、合成方法及使用方法.專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?201110132868.3。
[0006]甲基丙烯酰胺是一種具有多功能的化工原料，作為可聚合的小分子單體合成聚羧酸減水劑具有優(yōu)異的和易性、保坍性與黏聚性，是合成新一代聚羧酸減水劑的重要原料。
[0007]順丁烯二酸酐是一種具有特殊功能的化工原料，易與烯類(lèi)單體進(jìn)行共聚反應(yīng)、均聚反應(yīng)，生成線型不飽和聚酯。作為可聚合的小分子單體合成聚羧酸減水劑，促使減水劑形成梳型結(jié)構(gòu)，具有促進(jìn)混凝土中水泥水化的功效，是合成聚羧酸減水劑的重要原料。見(jiàn)趙蘇，吳嬌穎，楊海峰等人申請(qǐng)的一種低引氣緩凝型聚羧酸減水劑及制備方法.專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?201110324015.X。
[0008]甲基丙烯酸是重要的有機(jī)化工原料和聚合物的中間體，作為可聚合的小分子單體合成聚羧酸減水劑的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用成熟。
[0009]上述各種化工原料作為聚羧酸減水劑的原料以成為新的研究熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種新型高強(qiáng)節(jié)能型聚羧酸系減水劑，本發(fā)明的另一目的是開(kāi)發(fā)出這種減水劑的制備方法。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種新型高強(qiáng)節(jié)能型聚羧酸減水劑，所述聚羧酸減水劑具有下述結(jié)構(gòu)通式的化合物:
【權(quán)利要求】
1.一種新型高強(qiáng)節(jié)能型聚羧酸減水劑，其特征在于:所述聚羧酸減水劑為具有下述結(jié)構(gòu)通式的化合物:
2.一種新型高強(qiáng)節(jié)能型聚羧酸減水劑及其制備方法，其特征在于:所述聚羧酸減水劑所使用原料各組分的重量百分比為: 端烯基烷撐聚氧乙烯醚 2-12%; 順丁烯二酸酐0.5-8% ； 過(guò)硫酸銨與亞硫酸氫鈉2-8% ； 甲基丙烯酸4-15% ； 巰基乙酸1-10% ； 維生素C0.2-3% ； 甲基丙烯酰胺0.5-5% ； 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸鈉1.5-8% ； 氫氧化鈉0.1-4% ； 水55-88.2% ； 其中使用原料各組分的最佳重量百分比為:端烯基烷撐聚氧乙烯醚3-5%、順丁烯二酸酐1.5-3%、過(guò)硫酸銨與亞硫酸氫鈉1-2%、甲基丙烯酸6-8%、巰基乙酸2-3%、維生素C0.5-1%、甲基丙烯酰胺1.5-3%,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸鈉2-4%、氫氧化鈉0.5-1%,水 70-82%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型高強(qiáng)節(jié)能型聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于:所述聚羧酸減水劑按下列步驟進(jìn)行: (1)、將大分子單體端烯基烷撐聚氧乙烯醚的水加入至反應(yīng)器中，所述的大分子單體端烯基烷撐聚氧乙烯醚與水投料重量比為1:4-5，反應(yīng)溫度為20-40°C，反應(yīng)時(shí)間為5-20分鐘； (2)、將順丁烯二酸酐的水溶液加入反應(yīng)器中，所述的順丁烯二酸酐與水的投料重量比為1:5-10，順丁烯二酸酐投料量與端烯基烷撐聚氧乙烯醚的重量比為1-2:10，反應(yīng)溫度為40-70°C，反應(yīng)時(shí)間10-30分鐘； (3)、將過(guò)硫酸銨與亞硫酸氫鈉混合物的水溶液加入至反應(yīng)器中，所述的過(guò)硫酸銨與亞硫酸氫鈉的重量比為1:0.2-0.6，混合物的投料量與端烯基烷撐聚氧乙烯醚的重量比為5-8:100，滴加時(shí)間為1-1.5小時(shí)； (4)、將巰基乙酸、甲基丙烯酸和水的混合均勻的溶液滴加至反應(yīng)器中，所述的甲基丙烯酸與巰基乙酸的投料重量比為1:0.75-1，混合物與水投料重量比為1:5-10，甲基丙烯酸的投料量與端烯基烷撐聚氧乙烯醚的重量比為1-1.6: 10，巰基乙酸投料量與端烯基烷撐聚氧乙烯醚的重量比為1-1.5:10，滴加時(shí)間為1.5-2.5小時(shí)； (5)、將維生素C和甲基丙烯酰胺的水溶液滴加至反應(yīng)器中，所述的維生素C和甲基丙烯酰胺與水的重量比為1:5-10，維生素C與甲基丙烯酰胺的重量比為1:2-50，維生素C的投料量與端烯基烷撐聚氧乙烯醚的重量比為2-5:100，甲基丙烯酰胺的投料量與端烯基烷撐聚氧乙烯醚的重量比為1-2:10，滴加時(shí)間1-3小時(shí)； (6)、將2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸鈉的水溶液滴加至反應(yīng)器中，所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸鈉與水的重量比為1:5-10，2_丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸鈉的投料量與端烯基烷撐聚氧乙烯醚的重量比為15-30:100，滴加時(shí)間為2-3小時(shí)，反應(yīng)液溫度為40-80°C，反應(yīng)時(shí)間為3-5小時(shí)； (7)、調(diào)節(jié)反應(yīng)液溫度為35-50°C,加入氫氧化鈉的水溶液,氫氧化鈉與水重量比為1:40-60，氫氧化鈉的投料量與端烯基烷撐聚氧乙烯醚重量比為1-4:100，調(diào)節(jié)反應(yīng)液PH值在6.5-7.5之間，冷卻得到聚羧酸減水劑產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】C04B24/32GK104016616SQ201410285562
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】黃文明, 魏運(yùn)權(quán), 陳明中 申請(qǐng)人:湖北恒利建材科技有限公司