[發(fā)明專利]一種聚醚型羧酸系減水劑及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010599359.7
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102101758A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬清浩
• 申請（專利權(quán)）人: 馬清浩
• 主分類號: C04B24/16
• 分類號: C04B24/16;C08F290/06;C04B103/30
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混凝土用外加劑及其制備方法，尤其涉及一種聚羧酸類減水劑及其制備方法。

背景技術(shù)

減水劑又稱為分散劑或塑化劑，由于使用時可使新拌混凝土的用水量減小，因此而得名。在現(xiàn)代混凝土技術(shù)領(lǐng)域里，減水劑是改善混凝土流變性能的外加劑之一，已被當(dāng)作混凝土除水泥、砂、石和水之外的第五組份。

常見的減水劑主要有木質(zhì)素環(huán)酸鹽系、萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸鹽系和聚羧酸系等。20世紀(jì)30年代到60年代是普通減水劑的應(yīng)用和發(fā)展時期，早期使用的減水劑主要為松香酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉、硬脂酸鹽等有機化合物，其主要是用于改善混凝土的施工性，解決混凝土路面的抗凍融等耐久性問題。但是，隨著施工要求的不斷提高，這些早期的減水劑的減水效果已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工程建設(shè)的需要。

從1962年日本首先開發(fā)萘磺酸甲醛縮合物高效減水劑和1964年西德開發(fā)三聚氰胺系高效減水劑以來，進入了高效減水劑的開發(fā)與應(yīng)用時期，有利地推動了混凝土技術(shù)的發(fā)展，這兩個系列高效減水劑的突出特點是減水率高，水泥分散效果好，其主要作用是大幅度降低單位用水量或單位水泥用量，用于配制高強、超高強、高耐久性混凝土，但其致命缺點是坍落度損失大，制備過程中甲醛揮發(fā)對環(huán)境污染嚴(yán)重。而聚羧酸系高效減水劑摻混量低，但對混凝土(水泥)的分散性好，保坍性好，并且易改性，故其高性能化潛力大，被認(rèn)為是高效減水劑的換代產(chǎn)品。

國外聚羧酸系高效減水劑在混凝土制備中已經(jīng)廣泛使用，產(chǎn)品類型主要以馬來酸酐系為主。以日本為例，產(chǎn)品合成方法主要為：第一步，在氮氣保護條件下，甲醇與環(huán)氧乙烷在一定的溫度和壓力下反應(yīng)，再向反應(yīng)容器內(nèi)加入NaOH，升高溫度減壓脫水。隨后，向混合物中加入一定量的烯丙基氯，當(dāng)混合物堿度降低至一個穩(wěn)定值時，用HCl中和混合物，分離得到烯丙基醚。第二步：以甲苯作為溶劑，在氮氣保護下，以第一步反應(yīng)得到的烯丙基醚與馬來酸酐進行聚合反應(yīng)，蒸除甲苯溶劑，得到馬來酸酐系高性能混凝土減水劑。

國內(nèi)近幾年也有聚羧酸系高效減水劑的相關(guān)報道。其使用原料一般由不飽和羧酸類(丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐)、聚氧鏈烯烴(聚氧乙烯、聚乙二醇等)、不飽和羧酸酯類、含有磺酸基團的不飽和單體等；其合成步驟一般分為兩步進行。如CN1316398A中報道的聚羧酸系引氣高效混凝土減水劑在對甲苯磺酸作催化劑、對苯二酚作阻聚劑、過氧化二苯甲酰作引發(fā)劑條件小與甲基丙烯酸發(fā)生聚合反應(yīng)，待反應(yīng)基本完成后除去溶劑得到引氣型高效減水劑。該方法得到的減水劑僅溶于堿液而難溶于水，給使用帶來很大不便。CN1800076A也公開了一種丙烯酸系多元共聚物類高效減水劑，其各原料所占份數(shù)為：丙烯酸或其衍生物100份、聚氧鏈烯烴150～450份、磺酸系衍生物10～80份、去離子水溶劑450～800份、催化劑0.5～6份、阻聚劑0.1～5份、異丙醇鏈轉(zhuǎn)移劑5～30份、引發(fā)劑0.5～5份，NaOH溶液的加入量為使產(chǎn)品的PH值達到6～8。但是，該專利所提供的方法反應(yīng)過程難以控制，減水率和坍落度保留值也依然不是很理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供了一種新型的減水劑，該減水劑環(huán)保、坍落度損失小、減水率高，并且制備工藝簡單，成本低廉。

本發(fā)明所述丙烯酸系減水劑由下述組分制備而成：聚丙烯醇醚、順丁烯二酸酐、甲基丙烯磺酸鈉、丙烯酰胺、丙烯酸-2-羥基乙酯、引發(fā)劑和水。優(yōu)選地，各組分的重量份數(shù)為：聚丙烯醇醚25-40份、順丁烯二酸酐3-6份、甲基丙烯磺酸鈉1-6份、丙烯酰胺0.5-4份、丙烯酸-2-羥基乙酯1-5份、引發(fā)劑0.5-4份和水100份。

進一步優(yōu)選地，各組分的重量份數(shù)為：聚丙烯醇醚30-35份、順丁烯二酸酐3.5-4份、甲基丙烯磺酸鈉2-3份、丙烯酰胺1-2份、丙烯酸-2-羥基乙酯2-3份、引發(fā)劑1-2份和水100份。

優(yōu)選所述聚丙烯醇醚為CH₂＝CHCH₂O(CH₂CH₂O)_nH，其中n＝10-60。優(yōu)選所述引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀或過硫酸鈉。

所述減水劑的制備方法包括：

步驟一：將丙烯醇醚、順丁烯二酸酐和甲基丙烯磺酸鈉配制成水溶液，加入到反應(yīng)釜中，攪拌，升溫至80～100℃；

步驟二：向步驟一中得到的混合物中滴加丙烯酰胺和丙烯酸-2-羥基乙酯形成的水溶液以及引發(fā)劑的水溶液，滴加過程中保持溫度在80～100℃，滴加時間為2～5小時；

步驟三：滴加完畢后，80～100℃下恒溫反應(yīng)2-8小時；