[發明專利]異戊二烯基聚醚類聚羧酸鹽減水劑及其合成方法

有效

• 申請號: 201010119880.6
• 申請日: 2010-03-04
• 公開（公告）號: CN101993210A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 王自為;裴繼凱;李軍平;王正波
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C04B24/24
• 分類號: C04B24/24;C08F290/06;C04B103/30
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 楊耀田

技術領域

本發明涉及混凝土減水劑，具體屬于一種異戊二烯基聚醚類聚羧酸鹽減水劑及其合成方法。

背景技術

減水劑用于混凝土，可減少水泥硬化所需要的水分，對水泥具有很強的分散作用，使凝固后混凝土的物理結構更加均勻，提高混凝土的強度。減水劑的發展主要有三個階段：第一代是以木質素磺酸鹽為代表的普通減水劑；第二代是以萘磺酸鹽為代表的高效減水劑；第三代是以聚羧酸鹽為代表的高性能減水劑。

帶有聚醚側鏈的聚羧酸鹽減水劑是目前的最新研究成果，它在低摻量下就具有較高的分散性能，良好的保坍性能；另外，它在分子結構上自由度大，合成技術方法多樣，獲得高性能的潛力巨大。

目前國內外聚羧酸鹽高性能減水劑的專利文獻主要是不飽和醇的聚醚類聚羧酸鹽減水劑。(甲基)丙烯酸的酯化類減水劑減水率較高，保坍性也好，但是聚酯大單體首先要進行大分子醇和小分子不飽和酸的酯化反應，本步合成難度大，中間分離純化過程比較復雜，合成出的大分子單體原料不穩定，工業化成本較高。而不飽和醇的聚醚類聚羧酸鹽減水劑的合成工藝簡單，不飽和聚醚大單體主要通過工業乙氧基化反應設備進行，只需要進行一步開環聚合，不需進行分離，產品純度很高，后續的聚合工藝簡單，目前市場上的產品主要是烯丙基聚氧乙烯醚，該類聚醚活性較低，只能與馬來酸酐進行較好的共聚，合成的產品減水率低，保坍性能一般并且由于馬來酸酐的雙羧基，使的該類聚羧酸鹽減水劑對水泥的水化影響較大；目前有報道的產品是甲基烯丙基聚氧乙烯醚，該類聚醚活性較高，能與丙烯酸類小單體進行較好的共聚，合成的減水劑減水率較高，保坍性能好，與各種水泥適應性好。但是其合成時所使用的起始劑為甲基烯丙醇合成工藝復雜，價格較高，屬于精細化工品，限制了其大量推廣使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種異戊二烯基聚醚類聚羧酸鹽減水劑及其合成方法，該減水劑使用的大單體不僅活性較高，能與丙烯酸類小單體進行較好的共聚，合成的減水劑減水率較高，保坍性能好，與各種水泥適應性好，而且其大單體合成時所使用的起始劑合成工藝簡單，價格較低，易于推廣。

本發明提供的一種異戊二烯基聚醚類聚羧酸鹽減水劑，它是異戊二烯基聚氧乙烯醚或異戊二烯基聚氧乙烯丙烯醚(A)與不飽和羧酸或其衍生物(B)的聚合物，用式(1)表示大單體A，用式(2)表示小單體B如下：

其中：R₁-氫原子或C原子數為1～5的鏈烷基

m-重復單元數為5～200

n-重復單元數為0～100，

其中：R₂-氫原子或C原子數為1～5的鏈烷基

R₃-羥基、胺基或C原子數為1～5的鏈烷基。

合成上述的聚羧酸鹽高性能減水劑是將大單體A和小單體B采用氧化還原引發體系引發，在鏈轉移劑作用下經共聚反應而得。

具體步驟包括：將大單體A溶解在去離子水中，邊攪拌邊升溫，當溫度升到30-50℃時，加入氧化劑，溫度達到60-80℃時，同時滴加小單體B水溶液和還原劑與鏈轉移劑的混合水溶液，小單體B水溶液滴加時間控制在2～4小時，還原劑與鏈轉移劑的混合水溶液滴加時間控制在2.5～5小時，滴加完畢后，繼續保溫0.5～2小時，然后冷卻到40℃以下，加入氫氧化鈉水溶液進行中和，控制產品濃度為20～50％，pH＝6～8，最終得到淺黃色透明粘液；

所述大單體A和小單體B的摩爾比為1∶1～5；

所述氧化劑和還原劑的總用量占大單體A和小單體B總重量的0.2～5％；

所述的鏈轉移劑用量占大單體A和小單體B總重量的0.05～0.25％。

所述的鏈轉移劑為巰基乙醇、巰基乙酸、巰基丙酸或巰基丁二酸。

所述的氧化劑可以為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、雙氧水中的一種或幾種。

所述的還原劑可以為維生素C、亞硫酸鈉、草酸、葡萄糖中的一種或幾種。

聚羧酸鹽減水劑性能測試按照GB8076-2008和GB8077-2000

聚羧酸鹽減水劑分子量用水相凝膠色譜儀進行檢測，分子量5000～200000。

與現有技術相比本發明的優點和效果：本發明使用的大單體是異戊二烯基聚氧乙烯醚，不僅活性較高，能與丙烯酸類小單體進行較好的共聚，合成的減水劑減水率較高，保坍性能好，與各種水泥適應性好，而且其大單體合成時所使用的起始劑為異戊二烯醇，合成工藝簡單，價格較低，易于推廣。本發明采用了氧化還原引發體系，以水為溶劑合成了一種高效的聚醚類聚羧酸鹽高性能減水劑，其生產工藝簡單，聚合溫度低，所得聚羧酸鹽減水劑性能優越。

具體實施方式