一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，步驟如下：將單體原料與光引發(fā)劑、鏈轉移劑、促進劑混合后溶于蒸餾水中，配制成質量濃度50％～80％的反應溶液；將所得反應溶液充分攪拌均勻后置于高壓汞燈下輻照10～60min，將輻照結束后得到的共聚產物的pH調整為7～8即可；所述單體原料為丙烯酸和異戊烯醇聚氧乙烯醚兩種單體的混合物。本發(fā)明方法反應過程不需要加熱，比傳統(tǒng)的熱聚合方法生產周期更短，而且可以直接制備質量濃度為60％以上的高濃度聚羧酸減水劑，是一種高效、節(jié)能的新方法。
【專利說明】一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法 【【技術領域】】
[0001] 本發(fā)明涉及一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法。 【【背景技術】】
[0002] 聚羧酸減水劑是現(xiàn)代混凝土中廣泛應用的第三代高性能減水劑。目前，國內外聚 羧酸減水劑母液的濃度普遍都在20?40%左右，其制備工藝多采用熱引發(fā)聚合方式，且生 產周期通常在4h以上。若進一步增大聚羧酸減水劑的合成濃度，易導致聚合速率難以控 制，從而影響產品的性能。高濃度聚羧酸減水劑的開發(fā)對提高生產效率，降低運輸成本，增 強市場競爭力顯得尤其重要。另外，高濃度聚羧酸減水劑的開發(fā)，對提高粉體聚羧酸減水劑 的生產效率，促進干粉砂漿、噴射材料以及灌漿材料的發(fā)展也具有十分重要的意義。
[0003] 目前高濃度聚羧酸減水劑主要通過物理或化學方法進行制備。如采用真空抽吸工 藝，除去低濃度聚羧酸減水劑中的水分，可以獲得濃度在60%左右的產品，但真空抽吸的生 產效率低，能耗大。而化學方法是直接在高濃度環(huán)境下進行聚合。
[0004] 例如，申請日為2010. 12. 31，申請公布號為CN102101906A的中國專利提出了一種 酰胺/酰亞胺型高濃度聚羧酸系減水劑的制備方法，該方法在80?IKTC條件下使一元醇 胺與不飽和酸酐發(fā)生?；磻?，然后在100?130°C下將聚亞烷基二醇單烷基醚與不飽和 酸反應1?3h得到酯化產物，最后再加熱反應2?4小時得到70?85 %濃度的共聚產物。
[0005] 申請日為2012. 03. 29,申請公布號為CN102627743A的中國專利公開了一種高濃 度聚羧酸減水劑的制備方法，其制備工藝也包含酯化和聚合兩個步驟，酯化需要在110? 120°C條件下進行，并且丙烯酸單體和引發(fā)劑需要分別滴加，時間長達1. 5?2h，滴加完畢 保溫1?2h，最后還有較長時間的冷卻降溫過程。
[0006] 可以看出上述高濃度聚羧酸減水劑均采用兩步合成法，存在生產周期長、引發(fā)溫 度高、工藝繁瑣等缺點。在上述基礎上，申請日為2012. 10. 19、申請公布號為CN102875746A 的中國專利公開了一種高濃度醚類聚羧酸系減水劑的直接制備方法，其制備是將含不飽和 雙鍵的改性聚醚和丙烯酸、分子量調節(jié)劑，通過自由基引發(fā)在50?70°C條件下聚合。該方 法采用改性聚醚大單體替代酯化大單體進行生產，大大簡化了制備工藝，可以得到較高濃 度的聚羧酸減水劑母液，但仍存在加熱溫度高、聚合時間長、能源消耗大的問題。 【
【發(fā)明內容】
】
[0007] 本發(fā)明要解決的技術問題，在于提供一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方 法，該方法反應過程不需要加熱，比傳統(tǒng)的熱聚合方法生產周期更短，而且可以直接制備質 量濃度為60%以上的高濃度聚羧酸減水劑。
[0008] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：
[0009] -種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，包括以下步驟：
[0010] (1)將單體原料與光引發(fā)劑、鏈轉移劑、促進劑混合后溶于蒸餾水中，配制成質量 濃度50 %?80 %的反應溶液；
[0011] (2)將上述所得的反應溶液充分攪拌均勻后置于高壓汞燈下輻照10?60min，將 輻照結束后得到的共聚產物的pH調整為7?8即可；
[0012] 所述單體原料為丙烯酸和異戊烯醇聚氧乙烯醚兩種單體的混合物。
[0013] 進一步的，所述光引發(fā)劑為α-羥烷基苯酮衍生物。
[0014] 進一步的，所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基酮、2-羥基-4-(2-羥乙氧 基）-2-甲基苯丙酮和2-羥基-1，2-二苯基乙酮中的至少一種。
[0015] 進一步的，所述鏈轉移劑為巰基乙醇、巰基丙酸和甲基丙烯磺酸鈉中的至少一種。
[0016] 進一步的，所述促進劑為單乙醇胺、二乙醇胺和甲基二乙醇胺中的至少一種。
[0017] 進一步的，所述高壓汞燈功率為300W?1000W。
[0018] 進一步的，所述高壓汞燈的輻照時間為30min。
[0019] 進一步的，所述丙烯酸單體和異戊烯醇聚氧乙烯醚單體的摩爾比為（2. 5?5) : 1 ; 以兩種單體總質量為基準，所述光引發(fā)劑摻量為〇. 1?〇. 3% ;鏈轉移劑摻量為0. 1?1 % ; 促進劑摻量為〇. 1?3%。
[0020] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0021] 1.現(xiàn)有常規(guī)方法需要蒸汽或鍋爐加熱，本發(fā)明方法可在室溫條件下進行，不需要 額外加熱，節(jié)省能耗；
[0022] 2.現(xiàn)有常規(guī)方法的聚合時間長達3. 5?4h，而且聚合結束后還需要長時間冷卻降 溫，本發(fā)明方法僅需要10?60min，大大縮短反應時間，提高生產效率。
[0023] 3.本發(fā)明方法采用高壓汞燈輻照，不需要燃煤，不產生任何廢渣廢氣，實現(xiàn)了聚羧 酸減水劑的低碳化生產。
[0024] 總之，本發(fā)明方法不僅不需要額外加熱，而且能夠明顯縮短聚合時間，在室溫下即 可制備質量濃度為60%以上的高濃度聚羧酸減水劑，是一種高效、節(jié)能的新方法。 【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0025] 下面參照附圖結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0026] 圖1是本發(fā)明實施例1的Irgacure2959紫外吸收光譜。
[0027] 圖2是本發(fā)明實施例1制備的聚羧酸減水劑的紅外譜圖。
[0028] 圖3是本發(fā)明實施例1制備的聚羧酸減水劑的GPC譜圖。 【【具體實施方式】】
[0029] 本發(fā)明涉及一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，包括以下步驟：
[0030] (1)將單體原料與光引發(fā)劑、鏈轉移劑、促進劑混合后溶于蒸餾水中，配制成質量 濃度50 %?80 %的反應溶液；
[0031] (2)將上述所得的反應溶液充分攪拌均勻后置于高壓汞燈下輻照10?60min，將 輻照結束后得到的共聚產物的pH調整為7?8即可；
[0032] 所述單體原料為丙烯酸和異戊烯醇聚氧乙烯醚兩種單體的混合物。
[0033] 所述光引發(fā)劑為α -羥烷基苯酮衍生物。
[0034] 較優(yōu)的，所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基酮、2-羥基-4-(2-羥乙氧基）-2_甲 基苯丙酮和2-羥基-1，2-二苯基乙酮中的至少一種。
[0035] 所述鏈轉移劑為巰基乙醇、巰基丙酸和甲基丙烯磺酸鈉中的至少一種。
[0036] 所述促進劑為單乙醇胺、二乙醇胺和甲基二乙醇胺中的至少一種。
[0037] 所述高壓汞燈功率為300W?1000W。
[0038] 較優(yōu)的，所述高壓汞燈的輻照時間為30min。
[0039] 所述丙烯酸單體和異戊烯醇聚氧乙烯醚單體的摩爾比為（2. 5?5) : 1 ;以兩種單 體總質量為基準，所述光引發(fā)劑摻量為〇. 1?〇. 3%;鏈轉移劑摻量為0. 1?1%;促進劑摻 量為0. 1?3%。
[0040] 為了更好的理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內容，但本發(fā)明的 內容不僅僅局限于以下實施例。
[0041] 一、室溫下制備聚羧酸減水劑
[0042] 實施例1
[0043] 一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，包括以下步驟：
[0044] (1)將IOOg異戊烯醇聚氧乙烯醚、7. 6g丙烯酸與0· Ilg Irgacure2959(2-輕 基-4-(2-羥乙氧基）-2-甲基苯丙酮）、0. 18g巰基丙酸、0. Ilg甲基二乙醇胺溶于IlOg蒸 餾水中，配制成50 %質量濃度的反應溶液。
[0045] (2)將上述所得的反應溶液充分攪拌均勻后置于1000W高壓泵燈下輻照30min，聚 合反應完成后用氫氧化鈉溶液將所得聚合物溶液的PH調節(jié)為7?8即可。
[0046] 注：異戊烯醇聚氧乙烯醚分子量為2400,商品名為F-1088
[0047] 上述反應的原理如下：
[0048] 高壓泵燈輻照產生200?360nm的紫外光，Irgacure2959光引發(fā)劑吸收光能后， 發(fā)生α -裂解，生成兩種具有引發(fā)活性的自由基，從而引發(fā)丙烯酸和異戊烯醇聚氧乙烯醚 不飽和單體發(fā)生自由基聚合反應。
[0049] 上述反應方程式如下：
[0050]
【權利要求】
1. 一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 將單體原料與光引發(fā)劑、鏈轉移劑、促進劑混合后溶于蒸餾水中，配制成質量濃度 50 %?80 %的反應溶液； (2) 將上述所得的反應溶液充分攪拌均勻后置于高壓汞燈下輻照10?60min，將輻照 結束后得到的共聚產物的pH調整為7?8即可； 所述單體原料為丙烯酸和異戊烯醇聚氧乙烯醚兩種單體的混合物。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在 于：所述光引發(fā)劑為a-羥烷基苯酮衍生物。
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在 于：所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基酮、2-羥基-4-(2-羥乙氧基）-2_甲基苯丙酮和 2-羥基-1，2-二苯基乙酮中的至少一種。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在 于：所述鏈轉移劑為巰基乙醇、巰基丙酸和甲基丙烯磺酸鈉中的至少一種。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在 于：所述促進劑為單乙醇胺、二乙醇胺和甲基二乙醇胺中的至少一種。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在 于：所述高壓汞燈功率為300W?1000W。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法，其特征在 于：所述高壓汞燈的輻照時間為30min。
8. 根據(jù)權利要求1?5任一項所述的一種室溫快速制備高濃度聚羧酸減水劑的方法， 其特征在于：所述丙烯酸單體和異戊烯醇聚氧乙烯醚單體的摩爾比為（2. 5?5) :1 ;以兩種 單體總質量為基準，所述光引發(fā)劑摻量為〇. 1?〇. 3%;鏈轉移劑摻量為0. 1?1%;促進劑 摻量為〇. 1?3%。
【文檔編號】C04B24/26GK104311754SQ201410562783
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權日:2014年10月21日
【發(fā)明者】薛軍鵬, 黃春文, 林順官, 鄭敏升, 何松, 鄒凌凱, 駱亞會, 陳建科, 陳新秀, 丁曉川, 陳晗 申請人:福建建工建材科技開發(fā)有限公司