[發明專利]單糖接枝聚羧酸高效減水劑及其制備方法

無效

• 申請號: 200710053677.1
• 申請日: 2007-10-29
• 公開（公告）號: CN101172805A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 雷家珩;劉勇;郭麗萍;巫輝;張柯達
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B24/24
• 分類號: C04B24/24;C04B103/30
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明屬混凝土外加劑技術領域，具體涉及一種聚羧酸高效減水劑及其制備方法。

背景技術

混凝土外加劑是現代混凝土不可缺少的組分之一，減水劑是目前研究和使用最廣泛的一種混凝土外加劑。

聚羧酸高效減水劑是20世紀80年代出現的一類新型減水劑。1986年，日本觸媒公司率先研發成功具有一定比例的親水性官能團的聚羧酸高效減水劑，90年代中期正式投入工業化生產，1995年后日本的聚羧酸高效減水劑的使用量已大大超過了萘系產品，達減水劑用量的80％，90年代初北美和歐洲也將減水劑的研究重心轉移到聚羧酸系上來。

聚羧酸高效減水劑具有摻量低、減水率高、坍落度損失小、引氣量小、無離析泌水等優點，特別適用于配制高強度、高耐久性、大流態等高性能混凝土。因此，聚羧酸系高效減水劑是高性能混凝土的關鍵技術。

目前，聚羧酸高效減水劑的生產原料都為石油化工產品，其品種和性能受到一定限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種性能優良、穩定的單糖接枝聚羧酸高效減水劑及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明技術方案是：單糖接枝聚羧酸高效減水劑，其特征在于它的化學結構通式表達為：

其中，R為H或CH₃；

M為Na⁺或NH₄⁺；

S為單糖分子結構；

X為酯基(-CO-O-)或醚鍵(-O-)；

a、b、c、d、e、n均為整數。

上述單糖接枝聚羧酸高效減水劑的制備方法，其特征在于它包括如下步驟：

1)功能性側鏈接枝：{本步驟目的是在單糖分子，甲氧基聚乙二醇或聚乙二醇中引入可聚合雙鍵}；

將下列3種原料：(1)單糖、(2)甲氧基聚乙二醇或聚乙二醇、(3)不飽和羧酸或不飽和酸酐加入反應器中，以對甲苯磺酸為催化劑，對苯二酚為阻聚劑，攪拌加熱至70～120℃進行酯化反應，反應3～10小時后取樣測定接枝率，達到40～90％后，停止反應得到酯化產物{單糖-羧酸酯(MSE)和(甲氧基)聚乙二醇羧酸酯(PAE)}；

其反應原料配比為：

單糖與[甲氧基聚乙二醇或聚乙二醇]的摩爾比為2∶1～1∶10；

{單糖+[甲氧基聚乙二醇或聚乙二醇]}與[不飽和羧酸或不飽和酸酐]的摩爾比為1∶1～1∶3；

對甲苯磺酸為酯化反應原料總質量的1.0～5.0％；

對苯二酚為酯化反應原料總質量的0.02～0.20％；

所述酯化反應原料為：單糖+[甲氧基聚乙二醇或聚乙二醇]+[不飽和羧酸或不飽和酸酐]；

2)自由基共聚：{本步驟是將含有不同親水基團的可聚合單體以一定的配比進行共聚反應，得到接枝共聚物}；

在反應器中加入磺酸基單體、鏈轉移劑和水，加熱至60～90℃，分別滴加下列2種單體及引發劑：(1)步驟1)的酯化產物、(2)不飽和羧酸或不飽和酸酐、(3)引發劑過硫酸銨，在60～120min滴加完畢，反應4～7h后停止加熱，得共聚產物；

其反應原料配比為：

酯化產物與不飽和羧酸或不飽和酸酐的摩爾比為1∶5～1∶9；

酯化產物與磺酸基單體的摩爾比為1∶1～1∶5；

引發劑過硫酸銨為：(1)磺酸基單體、(2)不飽和羧酸或不飽和酸酐、(3)酯化產物三種單體總質量的0.3～8.0％；

鏈轉移劑為：(1)磺酸基單體、(2)不飽和羧酸或不飽和酸酐、(3)酯化產物三種單體總質量的1.0～8.0％；

水的加入量為：(1)磺酸基單體、(2)不飽和羧酸或不飽和酸酐、(3)酯化產物三種單體總質量的1～3倍；

3)中和后處理：將步驟2)所得共聚產物冷卻，加堿溶液調節pH至7～8，加水稀釋至質量分數為20％，即得單糖接枝聚羧酸高效減水劑產品。

所述的單糖為三碳糖(丙糖)、四碳糖(丁糖)、五碳糖(戊糖)、六碳糖(己糖)、七碳糖(庚糖)中的任意一種或任意二種以上的混合，任意二種以上混合時為任意配比。如葡萄糖(己糖)、果糖(己糖)、木糖(戊糖)或者由淀粉水解成的葡萄糖和果糖的混合糖以及上述單糖的混合糖。

所述的不飽和羧酸為丙烯酸或甲基丙烯酸。

所述的磺酸基單體為甲基丙烯磺酸鈉或烯丙基磺酸鈉。

所述的鏈轉移劑為異丙醇。

本發明的有益效果是：