一種改性脂肪族高效減水劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種改性脂肪族高效減水劑及其制備方法，所述改性脂肪族高效減水劑主要由摩爾配比如下的原料制備得到：不飽和單體0.1～0.5，交聯(lián)劑0.01～0.02，亞硫酸鈉0.5～0.8，丙酮1，甲醛1.8～2.5，引發(fā)劑0.02～0.04；本發(fā)明與現(xiàn)有脂肪族減水劑相比，具有以下的優(yōu)點：本發(fā)明通過調(diào)整原料配比，引入不飽和單體以及交聯(lián)劑，可提升脂肪族減水劑的減水率，降低泌水率，提高粘聚性，同時具有更好的保坍性和對水泥更佳的適應(yīng)性，擴大應(yīng)用范圍。
【專利說明】一種改性脂肪族高效減水劑及其制備方法
(-)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改性脂肪族高效減水劑及其制備方法。
(二)【背景技術(shù)】
[0002]脂肪族高效減水劑是近年來我國出現(xiàn)并大量應(yīng)用的新型減水劑，它是以丙酮、甲醛、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉等為主要原料，經(jīng)過磺化、縮合而制得的陰離子高分子表面活性劑。由于脂肪族高效減水劑自身具有很高的減水率和良好的保坍性能，因此它的出現(xiàn)適應(yīng)了高性能混凝土的發(fā)展要求。相對于萘系高效減水劑，脂肪族高效減水劑具有更好的應(yīng)用性能和推廣價值，目前正在取代傳統(tǒng)減水劑產(chǎn)品而逐漸成為國內(nèi)廣泛應(yīng)用的高效減水劑。
[0003]關(guān)于脂肪族高效減水劑國內(nèi)外已有大量的研究，主要集中在原料配比及合成工藝參數(shù)的研究上。對于其改性研究包括:用木質(zhì)素磺酸鹽進行改性的方法，用紙漿黑稀液和工業(yè)副產(chǎn)品改性脂肪族高效減水劑以降低成本的方法等；工藝方面也有使用無熱源法及微波加熱法進行合成的報道。但上述改性研究仍存在一些缺點，如木質(zhì)素磺酸鹽與磺化丙酮甲醛縮合物結(jié)合程度不高，反應(yīng)效果不明顯；使用焦亞硫酸鈉作為磺化劑，綜合成本高且放熱反應(yīng)更為劇烈，生產(chǎn)較難控制；微波加熱不利于工業(yè)推廣等。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服上述不足，提供了一種新型的減水劑，該減水劑通過引入不飽和單體和交聯(lián)劑，在分子中引入減水基團并增大分子量，使其具有更高的減水率、更好的保坍性和對水泥更佳的適應(yīng)性。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種改性脂肪族高效減水劑，主要由摩爾配比如下的原料制備得到(下述原料為制備過程中所用的主要原料，不包`括過程中所用的水):
[0007]
不飽和單體 0.1~0.5
交聯(lián)劑0.01~0.02
亞硫酸鈉0.5~0.8
丙酮I
甲醛1.8~2.5
引發(fā)劑0.02~0.04
[0008]所述不飽和單體為下列之一或其中兩種以上的混合物:丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、馬來酸、馬來酸酐、馬來酸單甲酯、丙烯酰胺。優(yōu)選為丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯或丙烯酰胺。[0009]所述交聯(lián)劑和引發(fā)劑為本領(lǐng)常規(guī)的交聯(lián)劑和引發(fā)劑。
[0010]優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為馬來酸二甲酯或N，N-亞甲基雙丙烯酰胺。
[0011]優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為H2O2或過硫酸鹽。
[0012]本發(fā)明還涉及制備所述改性脂肪族高效減水劑的方法，所述方法包括:將亞硫酸鈉在適量水(水用量以I摩爾丙酮計，為200~400mL)中攪拌溶解，加入交聯(lián)劑，攪拌均勻，升溫至35~50°C，在15min~Ih內(nèi)加入丙酮，保持40°C~50°C的保溫下磺化0.5~lh，勻速地加入甲醛水溶液和引發(fā)劑水溶液，待甲醛加入量為甲醛總量的1/4~1/2時勻速加入不飽和單體的水溶液并繼續(xù)加入甲醛水溶液和引發(fā)劑水溶液，甲醛的總的加料時間控制在0.5~2h，加料完畢后(反應(yīng)體系會自行升溫至65°C~90°C，再繼續(xù)升溫至95°C~100°C即可)升溫至95°C~100°C保持攪拌2~4h、出料，即得所述改性脂肪族高效減水劑。
[0013]優(yōu)選的，所述引發(fā)劑水溶液為2.5% (w/w)的雙氧水溶液或20% (w/w)的過硫酸鹽(包括過硫酸銨、過硫酸鈉等)溶液。
[0014]所述不飽和單體的水溶液濃度為20%~50% (w/w),更優(yōu)選為30%。
[0015]所述甲醛水溶液濃度通常為30~40% (w/w)0
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有脂肪族減水劑相比，具有以下的優(yōu)點:本發(fā)明通過調(diào)整原料配比，弓丨入不飽和單體以及交聯(lián)劑，可提升脂肪族減水劑的減水率，降低泌水率，提高粘聚性，同時具有更好的保坍性和對水 泥更佳的適應(yīng)性，擴大應(yīng)用范圍。
(四)【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此:
[0018]實施例1:
[0019]將80g純度為96%的亞硫酸鈉(0.61摩爾)在300g水中攪拌溶解，加入1.44g馬來酸二甲酯(0.01摩爾)，攪拌均勻，升溫至35°C，在20min內(nèi)加入58g丙酮(I摩爾)，再升溫至45°C~50°C并保溫磺化0.5h，然后勻速地加入164g質(zhì)量濃度為36.5%的甲醛水溶液(2摩爾)和4.6g質(zhì)量濃度為20%的過硫酸銨水溶液(0.02摩爾)，待甲醛加入總量的1/4后開始勻速地加入14.4g質(zhì)量濃度為30%的丙烯酸水溶液(0.2摩爾)。甲醛的加料時間控制在lh，三種物料同時加完，反應(yīng)自行升溫至82°C后繼續(xù)升溫至95°C~100°C保溫攪拌3h，出料，即得改性脂肪族減水劑。
[0020]實施例2:
[0021]將76g純度為96%的亞硫酸鈉(0.58摩爾)在300g水中攪拌溶解，加入2.31gN, N-亞甲基雙丙烯酰胺(0.015摩爾)，攪拌均勻，升溫至40°C，在45min內(nèi)加入58g丙酮(I摩爾)，再升溫至45°C~50°C保溫磺化0.5h，然后勻速地加入168.5g質(zhì)量濃度為36.5%的甲醛水溶液(2.05摩爾)和6.8g質(zhì)量濃度為20%的過硫酸銨水溶液(0.03摩爾)，待甲醛加入總量的1/3后開始勻速地加入21.5g質(zhì)量濃度為30%的甲基丙烯酸水溶液(0.25摩爾)。甲醛的加料時間控制在1.5h，三種物料同時加完，反應(yīng)自行升溫至75°C后繼續(xù)升溫至95°C~100°C保溫攪拌4h，即得改性脂肪族減水劑。
[0022]實施例3:
[0023]將85.3g純度為96%的亞硫酸鈉(0.65摩爾)在324.7g水中攪拌溶解，加入2.16g馬來酸二甲酯(0.015摩爾)，攪拌均勻，升溫至35°C~40°C，在15min內(nèi)加入58g丙酮(I摩爾)，再升溫至40°C~45°C保溫磺化0.5h，然后勻速地加入164g質(zhì)量濃度為36.5%的甲醛水溶液(2摩爾)和3.4g質(zhì)量濃度為2.5%的雙氧水溶液(0.03摩爾)，待甲醛加入總量的1/4后開始勻速地加入32.5g質(zhì)量濃度為30%的丙烯酸羥乙酯水溶液(0.28摩爾)。甲醛的加料時間控制在lh，三種物料同時加完，反應(yīng)自行升溫至80°C后繼續(xù)升溫至95°C~100°C保溫攪拌3h，即得改性脂肪族減水劑。
[0024]實施例4:
[0025]將72.2g純度為96%的亞硫酸鈉(0.55摩爾)在260g水中攪拌溶解，加入1.54gN, N-亞甲基雙丙烯酰胺(0.01摩爾)，攪拌均勻，升溫至35°C~40°C，在30min內(nèi)加入58g丙酮(1摩爾)，再升溫至40°C~45°C保溫磺化0.5h，然后勻速地加入160g質(zhì)量濃度為36.5%的甲醛水溶液(1.95摩爾)和3.4g質(zhì)量濃度為2.5%的雙氧水溶液(0.03摩爾)，待甲醛加入總量的1/3后開始勻速地加入10.7g質(zhì)量濃度為30%的丙烯酰胺水溶液(0.15摩爾)。甲醛的加料時間控制在1.5h，三種物料同時加完，反應(yīng)自行升溫至75°C后繼續(xù)升溫至95°C~100°C保溫攪拌3h，即得改性脂肪族減水劑。
[0026]對比實施例5:
[0027]將75g純度為96%的亞硫酸鈉在280g水中攪拌溶解，升溫至35°C~40°C加入58g丙酮，在此溫度下磺化0.5h，然后升溫至40°C~45°C加入168.5g質(zhì)量濃度為36.5%的甲醛水溶液，甲醛的加料時間控制在1.5h，反應(yīng)自行升溫至85°C，繼續(xù)升溫并保持95°C~100°C攪拌3h，即得脂肪族減水劑。
[0028]應(yīng)用實施例6:
[0029]由實施例1~5制得的脂肪族減水劑，按照GB8076-2008對所得的減水劑進行混凝土測試，測試水泥為海螺水泥，減水劑有效成分的摻量為凝膠材料的0.45%:
[0030]混凝土配合比(單位:kg)
【權(quán)利要求】
1.一種改性脂肪族高效減水劑，主要由摩爾配比如下的原料制備得到:不飽和單體 0.1~0.5交聯(lián)劑0.0卜0.02亞硫酸鈉0.5~0.8丙酮I甲醛1.8~2.5引發(fā)劑0.02~0.04 所述不飽和單體為下列之一或其中兩種以上的混合物:丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、馬來酸、馬來酸酐、馬來酸單甲酯、丙烯酰胺。
2.如權(quán)利要求1所述的改性脂肪族高效減水劑，其特征在于所述交聯(lián)劑為馬來酸二甲酯或N，N-亞甲基雙丙烯酰胺。
3.如權(quán)利要求1所述的改性脂肪族高效減水劑，其特征在于所述引發(fā)劑為H2O2或過硫酸鹽。
4.一種制備權(quán)利要求1所述改性脂肪族高效減水劑的方法，所述方法包括:將亞硫酸鈉在適量水中攪拌溶解，加入交聯(lián)劑，攪拌均勻，升溫至35~50°C，在15min~Ih內(nèi)加入丙酮，保持40°C~50°C的保溫下磺化0.5~lh，勻速地加入甲醛水溶液和引發(fā)劑水溶液，待甲醛加入量為總量的1/4~1/2·時勻速加入不飽和單體的水溶液并繼續(xù)加入甲醛水溶液和引發(fā)劑水溶液，甲醛的加料時間控制在0.5~2h，加料完畢后升溫至95°C~100°C保持攪拌2~4h、出料，即得所述改性脂肪族高效減水劑。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述引發(fā)劑水溶液為2.5%的雙氧水溶液或20%的過硫酸鹽溶液。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述不飽和單體的水溶液濃度為20%~50%。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述甲醛水溶液濃度為30~40%。
【文檔編號】C08F220/56GK103708759SQ201310604506
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】韓玉龍, 金瑞浩, 嚴江民 申請人:上虞吉龍化學(xué)建材有限公司