[發(fā)明專利]低含氣量聚羧酸減水劑及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710173496.2
• 申請(qǐng)日: 2007-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN101215117A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣正武;王豪源;劉雪蓮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淘正化工（上海）有限公司
• 主分類號(hào): C04B24/26
• 分類號(hào): C04B24/26;C04B103/30
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 羅大忱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種減水劑及制備方法，具體地說(shuō)是一種聚羧酸水泥減水劑及其制備方法。

背景技術(shù)

混凝土是世界上用量最大、應(yīng)用最廣泛的建筑材料。隨著建筑物向高層化和地下空間深層化發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代混凝土技術(shù)的要求越來(lái)越高。具有高減水率、低坍損、高強(qiáng)、超高強(qiáng)特點(diǎn)的高性能混凝土是混凝土發(fā)展的方向。作為混凝土第五組分的減水劑為了適應(yīng)混凝土技術(shù)的發(fā)展，要求具有更高的性能。

傳統(tǒng)的萘磺酸鹽甲醛縮合物、三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物等高效減水劑由于坍落度變化大，生產(chǎn)工藝污染環(huán)境，不能滿足混凝土施工和可持續(xù)發(fā)展的要求。國(guó)外從20世紀(jì)80年代開始研制第三代聚羧酸減水劑，至20世紀(jì)90年代中期投入工業(yè)化生產(chǎn)。聚羧酸減水劑由于減水率高、保坍性好、后期強(qiáng)度增長(zhǎng)大，適宜配置高強(qiáng)、超高強(qiáng)混凝土、高流動(dòng)性及自密實(shí)混凝土，得到了工程界的一致推崇。

目前聚羧酸減水劑使用中遇到的普遍問(wèn)題是含氣量較高，影響了混凝土的強(qiáng)度。降低混凝土含氣量是減水劑開發(fā)中急需要解決的問(wèn)題。

降低混凝土含氣量，最常用的方法是外加消泡劑。如硅氧烷聚合物。但是它的缺點(diǎn)是放置時(shí)間長(zhǎng)會(huì)發(fā)生不相容的現(xiàn)象。EP601536、EP1138697也揭示了這一問(wèn)題。另一個(gè)缺點(diǎn)是由于引入了其它的成分，消泡的同時(shí)降低了混凝土的強(qiáng)度。

日本學(xué)者TANAKAYOSHIO在申請(qǐng)公開專利號(hào)US5661206中，提出了在聚羧酸減水劑合成時(shí)引入烷氧基側(cè)鏈來(lái)改善相容性的方法。他采用甲氧基聚乙二醇不飽和酯和不飽和酸共聚，并加入少量的環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷共聚物，適當(dāng)改善了混凝土的含氣量。

在申請(qǐng)公開專利號(hào)US6187841中他通過(guò)改進(jìn)烷氧基聚乙二醇不飽和酯和不飽和酸的比例，不在引入環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷共聚物，也獲得了適當(dāng)?shù)暮瑲饬亢蛷?qiáng)度。

但是這兩種方法對(duì)含氣量的降低作用非常有限，只能在小幅度改善混凝土的含氣量。

CN200510037872.6中提出了在聚合時(shí)添加有效的消泡大單體。這種大單體是由封端的氧乙烯氧丙烯聚合物與馬來(lái)酸酐在催化劑條件下酯化反應(yīng)生成。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是有效地解決了相容性的問(wèn)題，但是這種方法由于添加了過(guò)多氧乙烯成分，使消泡的效果大大降低，強(qiáng)度提高非常有限。

在這篇專利中還提出一次性合成這種大單體，在聚合時(shí)多次使用。但是由于這種大單體在使用時(shí)用量很低，會(huì)導(dǎo)致貯存期過(guò)長(zhǎng)。同時(shí)在工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)由于這種封端的氧乙烯氧丙烯聚合物用量太很低，只有很少的大型表面活性劑廠家生產(chǎn)，因此價(jià)格非常昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種低含氣量聚羧酸減水劑及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。

本發(fā)明的研究者發(fā)現(xiàn)，在聚羧酸減水劑消泡時(shí)主要是由疏水性的氧丙烯基團(tuán)調(diào)整混凝土的含氣量。如果在合成時(shí)加入含氧丙烯基團(tuán)的單體將能夠有效地降低混凝土的含氣量。

本發(fā)明在合成這種氧丙烯基大單體的過(guò)程是和聚羧酸減水劑的酯化過(guò)程同時(shí)進(jìn)行的，即在酯化反應(yīng)中添加適量的聚丙二醇就可以生成少量的氧丙烯基大單體。由于聚丙二醇的添加量非常少，因此不會(huì)存在過(guò)多地羥基導(dǎo)致合成時(shí)膠凝的現(xiàn)象。同時(shí)在工業(yè)化生產(chǎn)中只需投入少量的聚丙二醇就可以操作，無(wú)需增加新的生產(chǎn)線制備消泡大單體，也無(wú)需考慮大單體的貯存性問(wèn)題。因此該發(fā)明為生產(chǎn)廠家提供了一種有效降低含氣量的可操作方法。

本發(fā)明所述的低含氣量聚羧酸減水劑，其結(jié)構(gòu)通式如(1)：

其中，R是氫原子或甲基，M表示氫原子、一價(jià)金屬原子、二價(jià)金屬原子、銨基或有機(jī)銨基；

R₁是1～10個(gè)碳原子的烷基；

R₂代表氫原子；

AO是2～4個(gè)碳原子的氧化烯基的混合物；

A₁O是氧丙烯基團(tuán)；

n₁為氧化烯基的平均加成摩爾數(shù)，為1-40；

n₂為氧丙烯的平均加成摩爾數(shù)；

a、b、c表示各單體在聚合物中的重復(fù)單元數(shù)，a＝1～1000，b＝1～1000，c＝1～1000。

本發(fā)明中的聚羧酸減水劑，分子量為10000～100000；

本發(fā)明的低含氣量聚羧酸減水劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)酯化反應(yīng)：

將烷氧基聚氧化烯、單體B、阻聚劑和聚丙二醇(PPG)，在惰性氣氛下，在催化量的硫酸存在下，110～130℃回流反應(yīng)1～3小時(shí)，然后進(jìn)行反應(yīng)蒸餾1～2小時(shí)，移出體系中的水，然后加入重量濃度為25％～35％的氫氧化鈉水溶液，獲得酯化反應(yīng)物A；