[發(fā)明專利]一種磺酸基改性羧酸類減水劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210210291.8
• 申請(qǐng)日: 2012-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102718427A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬清浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬清浩
• 主分類號(hào): C04B24/16
• 分類號(hào): C04B24/16;C08F290/06;C08F220/06;C08F228/02;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，尤其涉及一種磺酸基改性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(shí)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(jiàn)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(shí)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(jī)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(wèn)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(kāi)發(fā)萘磺酸甲醛縮合物高效減水劑和1964年西德開(kāi)發(fā)三聚氰胺系高效減水劑以來(lái)，進(jìn)入了高效減水劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用時(shí)期，有利地推動(dòng)了混凝土技術(shù)的發(fā)展，這兩個(gè)系列高效減水劑的突出特點(diǎn)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(qiáng)、超高強(qiáng)、高耐久性混凝土，但其致命缺點(diǎn)是坍落度損失大，制備過(guò)程中甲醛揮發(fā)對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。而聚羧酸系高效減水劑摻混量低，但對(duì)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(guó)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(lái)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?dú)獗Ｗo(hù)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(gè)穩(wěn)定值時(shí)，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?dú)獗Ｗo(hù)下，以第一步反應(yīng)得到的烯丙基醚與馬來(lái)酸酐進(jìn)行聚合反應(yīng)，蒸除甲苯溶劑，得到馬來(lái)酸酐系高性能混凝土減水劑。

國(guó)內(nèi)近幾年也有聚羧酸系高效減水劑的相關(guān)報(bào)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(lái)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(tuán)的不飽和單體等；其合成步驟一般分為兩步進(jìn)行。如CN1316398A中報(bào)道的聚羧酸系引氣高效混凝土減水劑在對(duì)甲苯磺酸作催化劑、對(duì)苯二酚作阻聚劑、過(guò)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(lái)很大不便。CN1800076A也公開(kāi)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(dá)到6～8。但是，該專利所提供的方法反應(yīng)過(guò)程難以控制，減水率和坍落度保留值也依然不是很理想。

此外，CN101955333A和CN102268121A中也都公開(kāi)了一種聚羧酸系減水劑，但是其中所述方法反應(yīng)溫度比較高，反應(yīng)過(guò)程比較難以控制，需要真空或氮?dú)獗Ｗo(hù)。

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及其制備方法，該減水劑環(huán)保、坍落度損失小、減水率高，并且制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。尤其是，本發(fā)明意外地發(fā)現(xiàn)，采用組成在本發(fā)明限定范圍內(nèi)的原料制備得到的減水劑，其制備過(guò)程中使用種類較少的常規(guī)原料，無(wú)需采用高溫反應(yīng)的條件，也無(wú)需氮?dú)獗Ｗo(hù)或抽真空，就可以得到與現(xiàn)有技術(shù)中的減水劑相比，具有等同或者更優(yōu)減水性能的減水劑，且反應(yīng)產(chǎn)率比較高。

本發(fā)明首先提供一種磺酸基改性羧酸類減水劑，其制備原料包括：烯丙醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸鈉、過(guò)硫酸銨、NaOH、水。

優(yōu)選地，上述磺酸基改性羧酸類減水劑，其由下述重量份的原料制備而得：烯丙醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙醇聚氧乙烯醚400-450、丙烯酸40-50、甲基丙烯磺酸鈉8-9、過(guò)硫酸銨3.0-5.0、NaOH?10-30、水600-1000。

優(yōu)選地，上述磺酸基改性羧酸類減水劑，其由下述重量份的原料制備而得：烯丙醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙醇聚氧乙烯醚420-430、丙烯酸45-50、甲基丙烯磺酸鈉8.5-9、過(guò)硫酸銨3.5-4.0、NaOH?5-25、水600-900。

優(yōu)選地，上述磺酸基改性羧酸類減水劑，其制備方法包括：