專利名稱：一種利用組合型大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法
一種利用組合型大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法技術領域
本發(fā)明屬于混凝土外加劑技術，更具體地說，涉及一種利用組合型大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法。
背景技術：
混凝土外加劑已成為混凝土中不可或缺的組分之一，近幾十年來，國內外的混凝土配制和施工技術取得了很大進步，高性能混凝土、自密實混凝土等各種混凝土的應用越來越廣泛，對混凝土外加劑的要求也越來越高。聚羧酸系高性能減水劑具有摻量低、減水率高、混凝土的坍落度經時損失小和對不同水泥的適應性好的特點。聚羧酸系高性能減水劑由于其優(yōu)良的性能和綠色環(huán)保特性，代表了混凝土外加劑今后的發(fā)展方向。其分子結構層面的可設計性決定了聚羧酸系高性能減水劑可以開發(fā)出不同性能特點的系列化產品，滿足建筑工程對混凝土材料的多樣化要求。
從2000年起，我國混凝土工程界開始認識聚羧酸減水劑，有關科研單位逐漸加強了對聚羧酸減水劑生產技術的開發(fā)力度，生產聚羧酸減水劑的企業(yè)數(shù)也快速增加。目前， 幾乎在所有國家重大工程中，尤其在水利、水電、水工、海工、橋梁等工程中已廣泛使用聚羧酸系減水劑，并且其應用己從過去的重大工程向一般重大工程、普通工程發(fā)展，由高強度等級、特殊功能混凝土逐步向普通混凝土發(fā)展。聚羧酸系高性能減水劑是混凝土外加劑中最主要的品種之一，隨著用量的不斷增加，市面上出現(xiàn)的聚羧酸系減水劑的種類也越來越多， 其制備方法也是各種各樣，但基本上都有著原料種類多，反應復雜且反應時間長，對混凝土材料尤其是水泥的要求較高的問題。為了解決這類問題，在保證聚羧酸系高性能減水劑性能的基礎上，可以選擇合適的原材料和制備方法，從而達到降低成本，提高產量，節(jié)約能源的要求。
中國專利號201110192802. 3，
公開日2012年02月15日，公開了一份名稱為高分散聚羧酸減水劑的制備方法的專利文件，它包括以下步驟(1)中間大單體的制備按質量份計，將100份聚乙二醇單甲醚、15-25份甲基丙烯酸或丙烯酸、5-15份衣康酸或衣康酸酐、O. 5-0. 8份的混合阻聚劑和1-3份的濃硫酸置于反應釜A中，通氮氣保護，反應溫度為100-130°C，反應時間為180-300分鐘；再加入O. 5-1份多異氰酸酯和0-0. 5份二羥甲基丙酸繼續(xù)反應30分鐘；反應結束后，加入20份水和5份30%濃度的氫氧化鈉溶液，即得到中間大單體聚乙二醇單甲醚不飽和酸酯MP ; (2)聚羧酸成品的制備將中間大單體聚乙二醇單甲醚不飽和酸酯MP轉移到滴加裝置BI中，再加入2-5份醋酸乙烯酯；將O. 5-2 份還原劑、1-3份多聚磷酸鈉和50份水置于滴加裝置B2中；將1-5份烯丙基磺酸鈉、5-9 份富馬酸和50份水置于反應釜B中；當溫度達到30°C-60°C時，一次性加入6-8份雙氧水， 滴加裝置BI和滴加裝置B2同時滴加，滴加時間為120-180分鐘；滴加結束繼續(xù)反應30-60 分鐘；反應結束后，加入20份30%濃度的氫氧化鈉進行中和，得到濃度為50%-55%的高濃聚羧酸成品。該發(fā)明主要是通過引入多個單元進行共聚反應，其分子結構為梳型結構，主鏈中含有極性基團，側鏈中含有聚氧化乙烯基鏈段所成空間阻隔，有利于提高水泥的分散性以及分散性保持能力，體現(xiàn)了低摻量高分散性，高保坍性等優(yōu)點。但是該發(fā)明的技術方案還是存在著原料種類多、生產工藝復雜、效率低和成本高的問題。發(fā)明內容
要解決的問題本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、反應時間短、水泥適應性廣、生產成本低的新型聚羧酸系高性能減水劑的制造方法。
技術方案為了解決上述問題，本發(fā)明利用組合型異戊烯基聚氧乙烯醚作為大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法，采用的技術方案如下一種利用組合型大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法，包括以下步驟(1)準確稱取分子量為2400和1200的異戊烯基聚氧乙烯醚作為大單體，兩種大單體的質量比為1-9:3，將其溶入水中，升溫至58-65°C，攪拌，組成大單體混合物的水溶液；(2)向步驟(I)中得到的大單體混合物中加入雙氧水，攪拌；(3)取丙烯酸、巰基丙酸和水混合成A料；(4)向大單體混合物中滴加維生素C的水溶液；然后向大單體混合物中滴加步驟(3)中的A料，滴加時間總和為I. 5-5h ；(5)滴加完畢后，保持58-65°C，保溫l_3h；(6)將混合后的溶液冷卻至40°C以下，調整pH值為4-6之間；上述步驟中各組分的添加量的質量份數(shù)比例為大單體混合物405份雙氧水4. 50-2. 78份丙烯酸64-42份巰基丙酸2. 55-1. 68份維生素CI. 77-1. 18份。
優(yōu)選的，所述的步驟(I)中制備的大單體混合物的水溶液中大單體混合物的質量分數(shù)為50%-60%。
優(yōu)選的，所述的步驟(2)中的雙氧水是質量分數(shù)為35%的雙氧水。
優(yōu)選的，所述的步驟(3)的A料中丙烯酸、巰基丙酸和水的比例為25:1:50。
有益效果相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果為(1)本發(fā)明利用分子量為2400和1200的異戊烯基聚氧乙烯醚作為大單體制備的聚羧酸系高效減水劑，其各項指標均符合國標GB8076-2008《混凝土外加劑》要求，產品性能優(yōu)越，可廣泛應用于鐵路、橋梁、水工等重大工程和各種普通工程；(2)本發(fā)明采用分子量為2400和1200的異戊烯基聚氧乙烯醚、雙氧水、丙烯酸、巰基丙酸和維生素C作為原料，并且通過合理的工藝控制，具有原料來源廣泛，工藝簡單，合成時間短的優(yōu)點,極大地降低了生產成本,并且性能穩(wěn)定；(3)本發(fā)明制備聚羧酸系高性能減水劑的合成所需的時間短，全程只需4-6h左右。具體實施例方式一種利用組合型大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法，包括以下步驟
(1)準確稱取分子量為2400和1200的異戊烯基聚氧乙烯醚作為大單體，兩種大單體的質量比為1-9:3，將其溶入水中，升溫至58-65°C，攪拌，組成大單體混合物的水溶液；制備的大單體混合物的水溶液中大單體混合物的質量分數(shù)為50%-60% ；
(2)向步驟(I)中得到的大單體混合物中加入雙氧水，攪拌；雙氧水選擇質量分數(shù)為35%的雙氧水；
(3)取丙烯酸、巰基丙酸和水混合成A料；A料優(yōu)選的丙烯酸、巰基丙酸和水的比例為25:1:50 ； (4)向大單體混合物中滴加維生素C的水溶液；然后向大單體混合物中滴加步驟(3)中的A料，滴加時間總和為I. 5-5h ；
(5)滴加完畢后，保持58-65°C，保溫l_3h；
(6)將混合后的溶液冷卻至40°C以下，調整pH值為4-6之間；
上述步驟中各組分的添加量的質量份數(shù)比例為
大單體混合物405份
雙氧水4. 50-2. 78份
丙烯酸64-42份
巰基丙酸2. 55-1. 68份
維生素CI. 77-1. 18份。以下三個實施例的混凝土性能檢測試驗均在同等條件下進行，其試驗條件
膠凝材料采用普通娃酸鹽水泥，細集料采用中砂，粗集料采用碎石(粒徑5-25mm,連續(xù)
粒級)拌制C30混凝土。下面結合具體實施例對本發(fā)明進一步詳細描述。實施例I
一種利用組合型大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法，包括以下步驟
(I)準確稱取分子量為2400和1200的異戊烯基聚氧乙烯醚分別為50. 7 kg和151. 8kg作為大單體，將其溶入202. 5kg的水中，升溫至58 °C，攪拌，組成大單體混合物的水溶液。(2)向步驟(I)中得到的大單體混合物中加入雙氧水(質量分數(shù)為35%) I. 8kg，攪拌。(3)取丙烯酸、巰基丙酸和水混合成A料；A料按照丙烯酸、巰基丙酸和水的比例為25:1:50的配比稱取96. 9kg。(4)向大單體混合物中滴加維生素C的水溶液(維生素C的濃度為1%) 80 kg ;然后向大單體混合物中滴加步驟(3)中的A料，滴加時間分別為135min和165min。(5)滴加完畢后，保持58V，保溫I h。(6)將混合后的溶液冷卻至40°C以下，調整pH值為4 ;根據(jù)使用需要加水稀釋即可。在混凝土中加入占膠凝材料總重量I. 5%的該聚羧酸系高性能減水劑(含固量10%)產品，減水率為30. 0%，混凝土拌合物坍落度為230mm，Id抗壓強度比為187%，3d抗壓強度比為173%，7d抗壓強度比為158%，28d抗壓強度比為155%。
實施例2一種利用組合型大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法，包括以下步驟(I)準確稱取分子量為2400和1200的異戊烯基聚氧乙烯醚分別為135 kg和270 kg 作為大單體，將其溶入331. 4kg的水中，升溫至65 °C，攪拌，組成大單體混合物的水溶液。
(2)向步驟(I)中得到的大單體混合物中加入雙氧水(質量分數(shù)為35%)2. 78kg，攪拌。
(3)取丙烯酸、巰基丙酸和水混合成A料；A料按照丙烯酸、巰基丙酸和水的比例為 25:1:50的配比稱取194. 5kg。
(4)向大單體混合物中滴加維生素C的水溶液(維生素C的濃度為1%) 177kg ;然后向大單體混合物中滴加步驟(3)中的A料，滴加時間分別為30min和60min。
(5 )滴加完畢后，保持65 °C，保溫3 h。
(6)將混合后的溶液冷卻至40°C以下，調整pH值為6 ;根據(jù)使用需要加水稀釋即可。
在混凝土中加入占膠凝材料總重量I. 2%的該聚羧酸系高性能減水劑(含固量 15%)，減水率為29. 0%，混凝土拌合物坍落度為225mm，Id抗壓強度比為189%，3d抗壓強度比為171%，7d抗壓強度比為157%，28d抗壓強度比為149%。
實施例3一種利用組合型大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法，包括以下步驟(I)準確稱取分子量為2400和1200的異戊烯基聚氧乙烯醚分別為303. 8 kg和101. 2 kg作為大單體，將其溶入270kg的水中，升溫至60°C，攪拌，組成大單體混合物的水溶液。
(2)向步驟(I)中得到的大單體混合物中加入雙氧水(質量分數(shù)為35%)4. 5 kg，攪拌。
(3)取丙烯酸、巰基丙酸和水混合成A料；A料按照丙烯酸、巰基丙酸和水的比例為 25:1:50的配比稱取127. 4kgο
(4)向大單體混合物中滴加維生素C的水溶液(維生素C的濃度為1%) 118 kg ;然后向大單體混合物中滴加步驟(3)中的A料，滴加時間分別為90min和90min。
(5 )滴加完畢后，保持60 V，保溫3h。
(6)將混合后的溶液冷卻至40°C以下，調整pH值為5 ;根據(jù)使用需要加水稀釋即可。
在混凝土中加入占膠凝材料總重量I. 0%的該聚羧酸系高性能減水劑(含固量 20%)，減水率為29%，混凝土拌合物坍落度為220mm，Id抗壓強度比為187%，3d抗壓強度比為 172%，7d抗壓強度比為159%，28d抗壓強度比為153%。
權利要求
1.一種利用組合型大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法，包括以下步驟 (1)準確稱取分子量為2400和1200的異戊烯基聚氧乙烯醚作為大單體，兩種大單體的質量比為1-9:3，將其溶入水中，升溫至58-65°C，攪拌，組成大單體混合物的水溶液； (2)向步驟(I)中得到的大單體混合物中加入雙氧水，攪拌； (3)取丙烯酸、巰基丙酸和水混合成A料； (4)向大單體混合物中滴加維生素C的水溶液；然后向大單體混合物中滴加步驟(3)中的A料，滴加時間總和為I. 5-5h ； (5)滴加完畢后，保持58-65°C，保溫l_3h； (6)將混合后的溶液冷卻至40°C以下，調整pH值為4-6之間； 上述步驟中各組分的添加量的質量份數(shù)比例為大單體混合物405份 雙氧水4. 50-2. 78份丙烯酸64-42份 巰基丙酸2. 55-1. 68份 維生素CI. 77-1. 18份。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種利用組合型大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法，其特征在于，所述的步驟(I)中制備的大單體混合物的水溶液中大單體混合物的質量分數(shù)為 50%-60%。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種利用組合型大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法，其特征在于，所述的步驟(2)中的雙氧水是質量分數(shù)為35%的雙氧水。
4.根據(jù)權利要求I或2或3所述的一種利用組合型大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法，其特征在于，所述的步驟(3)的A料中丙烯酸、巰基丙酸和水的比例為25:1:50。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用組合型大單體制備聚羧酸系高性能減水劑的方法，屬于混凝土外加劑技術領域。其包括以下步驟(1)準確稱取分子量為2400和1200的異戊烯基聚氧乙烯醚作為大單體，兩種大單體的質量比為1-9:3，升溫至58-65℃，攪拌；(2)加入雙氧水，攪拌；(3)取丙烯酸、巰基丙酸和水混合成A料；(4)向大單體混合物中滴加維生素C的水溶液；然后滴加步驟(3)中的A料；(5)滴加完畢后，保持58-65℃，保溫1-3h；(6)將混合后的溶液冷卻至40℃以下，調整pH值為4-6之間。本發(fā)明具有原料來源廣泛，工藝簡單，合成時間短的優(yōu)點，極大的降低了生產成本，并且性能穩(wěn)定。
文檔編號C08F283/06GK102977286SQ201210526358
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權日2012年12月10日
發(fā)明者何寶國, 佘祥海, 俞光海, 金文娟 申請人:馬鞍山中海新材料有限公司