[發(fā)明專利]一種混凝土聚羧酸減水劑及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010557731.8
• 申請(qǐng)日: 2010-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN102140018A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱建民;劉兆濱;董振鵬;仲崇綱;周立明;侯光;陳南
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧奧克化學(xué)股份有限公司;廣東奧克化學(xué)有限公司;吉林奧克新材料有限公司;奧克化學(xué)揚(yáng)州有限公司
• 主分類號(hào): C04B24/26
• 分類號(hào): C04B24/26;C08F290/06;C08F4/40;C04B103/30
• 代理公司: 北京萬科園知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11230
• 代理人: 張亞軍;夏新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混凝土外加劑，具體涉及一種混凝土聚羧酸減水劑，及其制備方法。

背景技術(shù)

從20世紀(jì)60年代以來，減水劑的發(fā)展以萘系和三聚氰胺系為代表的高效減水劑為主，這一階段混凝土技術(shù)得到較大發(fā)展，但傳統(tǒng)的萘系和三聚氰胺系以及木質(zhì)素減水劑雖然能使新拌砂漿或混凝土具有較好的工作性，但坍落度經(jīng)時(shí)變化大，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，必須重新加入減水劑增加其流動(dòng)性，這樣會(huì)產(chǎn)生噪音并排放大量廢氣，而且這類減水劑大多采用有毒的甲醛，通過縮聚反應(yīng)制備而得，生產(chǎn)和使用過程中不可避免的造成環(huán)境污染。因此，為適合混凝土技術(shù)的發(fā)展需求，高性能聚羧酸減水劑應(yīng)運(yùn)而生。

隨著減水劑技術(shù)的發(fā)展，聚羧酸減水劑產(chǎn)品由于其優(yōu)越的性能得到廣泛應(yīng)用，已成為混凝土中除砂、石、水泥、水之外必不可少的成分。這類減水劑具有摻量低、減水率大、不離析、不泌水、混凝土坍落度性能保持好等應(yīng)用特點(diǎn)。此外，這類減水劑在合成過程中還具有分子設(shè)計(jì)自由度大，無污染環(huán)保等特點(diǎn)。由于混凝土技術(shù)的更新，混凝土的耐久性指標(biāo)愈來愈高，混凝土的水膠比往往降至更低，但混凝土的流動(dòng)性仍要求滿足泵送施工需要，更好地解決混凝土的引氣、緩凝、泌水問題等。傳統(tǒng)的減水劑受到分子結(jié)構(gòu)的制約，坍落度問題無法根本解決，因此高性能的聚羧酸減水劑成為研究熱點(diǎn)。

高性能聚羧酸減水劑的分子設(shè)計(jì)需要通過制備方法來實(shí)現(xiàn)，此類減水劑的合成工作繁瑣，聚合產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差，所以開發(fā)一種工藝簡(jiǎn)單操作方便的高性能聚羧酸減水劑的方法勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種性能穩(wěn)定、減水率高、保坍性好、環(huán)保的聚羧酸減水劑。

本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種所述減水劑的制備方法，使該減水劑的制備過程工藝簡(jiǎn)單、可操作強(qiáng)、能耗低。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

提供一種混凝土聚羧酸減水劑，其結(jié)構(gòu)如式(A)所示：

其中R₁是碳原子數(shù)為1～10的烷基；R₂是氫或碳原子數(shù)為1～10的烷基；R₃為H或COOH；R₄為H或CH₃。

所述的混凝土聚羧酸減水劑優(yōu)選由A、B兩種單體共聚而成；其中，單體A為不飽和環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚，結(jié)構(gòu)式如下式(I)所示；單體B為馬來酸酐、丙烯酸或甲基丙烯酸中的一種；單體A與單體B的摩爾比為1∶2～4；

式(I)中，R₁是碳原子數(shù)為1～10的烷基；R₂是氫或碳原子數(shù)為1～10的烷基；m是14～78的整數(shù)；n是0～23的整數(shù)。

所述的單體A優(yōu)選的重均分子量為1100～3500，占單體總質(zhì)量的40～90％。

所述的單體A的化合物為現(xiàn)有的化合物，可以通過多種現(xiàn)有技術(shù)制備得到，例如可以參照《二步法催化合成烯丙基無規(guī)聚醚的研究》(張?jiān)陆鹨回S，王勝利，馬新榮，王定連，精細(xì)化工中間體[J]，2009年8月39卷第4期，61-64)所述的以下方法制備得到：

將烯丙醇和催化劑KOH置于帶有攪拌、溫度計(jì)的高壓反應(yīng)釜中，氮?dú)庵脫Q，升溫到90℃時(shí)加入少量的環(huán)氧乙烷引發(fā)，當(dāng)溫度升高壓力下降的時(shí)候連續(xù)通入環(huán)氧乙烷，控制釜內(nèi)溫度為90～110℃，壓力0.25～0.35MPa，當(dāng)環(huán)氧乙烷全部加入后老化20min。老化結(jié)束后排壓，升溫至110℃，先通入少量環(huán)氧丙烷，當(dāng)溫度上升壓力下降時(shí)連續(xù)通入，控制釜內(nèi)溫度為120～140℃，壓力0.25～0.35Mpa，反應(yīng)結(jié)束后老化30min，降溫至60～70℃出料，可得不飽和環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚。

所述的其他單體均為現(xiàn)有常規(guī)化合物，可以通過市購(gòu)獲得。

本發(fā)明還提供一種所述減水劑的制備方法，是將各單體以所述的摩爾比在引發(fā)劑存在的條件下，在水溶液體系內(nèi)共聚；反應(yīng)溫度為30～60℃，反應(yīng)時(shí)間為2～3h，反應(yīng)結(jié)束后保溫1h后降至常溫，調(diào)節(jié)pH值至中性，即得到所述的聚羧酸減水劑；所述的引發(fā)劑為由氧化劑和還原劑組成的氧化還原自由基體系；所述的氧化劑與單體A的摩爾比為0.37-2.4∶1；所述的還原劑與A的摩爾比為0.18-3.0∶1。

所述的氧化劑優(yōu)選過硫酸銨、過硫酸鉀或雙氧水中的一種或兩種以上的混合物。

所述的還原劑優(yōu)選亞硫酸氫鈉、抗壞血酸或吊白塊的一種或兩種以上的混合物。

在所述制備方法的優(yōu)選方案中，可以包括以下具體步驟：