[發明專利]一種環保低能耗聚羧酸高性能減水劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310019966.5
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103058561A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 楊蕓;張勤;吳文田;馬犖方;蔣國寶
• 申請（專利權）人: 上海固佳化工科技有限公司
• 主分類號: C04B24/24
• 分類號: C04B24/24;C08F290/06;C08F285/00;C04B103/30
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 解文霞

技術領域

本發明涉及高性能聚羧酸減水劑及其制備方法技術領域。

背景技術

聚羧酸系高性能減水劑是近年來發展迅猛的第三代高性能減水劑。由于他的優越分散性能及使用的可控性能，受到了生產制造企業和廣大用戶的推崇。但是目前的聚羧酸在生產和應用中尚存在一些問題，影響了它的發展，如他的主要原料來自石油煉制的下游產品，供應日趨緊張，而且價格有較大的波動。在高強度的混凝土使用中又會產生混凝土發粘、扒底等現象。這些問題引起了廣大用戶和生產者的關注和重視，促使人們對降低原料成本，穩定價格和改善性能方面進一步的思索和研發。

同樣，目前在很多地區的紡織廠、紙漿廠，每天都會產生大量的棉短絨黑液及制漿黑液需要處理。棉短絨黑液是棉花經過液堿和水高溫蒸煮，提取了棉纖維后余下的廢液，主要成份為木質素鈉，少量纖維和鈉鹽。制漿黑液是紙漿廠使用木材、草料等原料制備造紙漿料時產生的大量廢黑液。這些企業都需要將其送至耗資巨大的污水處理廠集中處理，這樣既浪費了人力財力又浪費了大量能源。

發明內容

本發明的目的就是解決現有聚羧酸系高性能減水劑存在的上述問題，提供一種新的低成本聚羧酸高性能減水劑，不僅改善了性能，還節約了成本。

為達上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種聚羧酸高性能減水劑，由聚合單體I、聚合活性單體II和聚合小單體III在引發劑的作用下接枝共聚形成，其中

聚合單體I：首先將含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創木基結構的芳香族高分子化合物氧化，然后進行羥甲基化成活性芳香族高分子化合物，最后與不飽和酸接枝成聚合單體I；

聚合活性單體II為不飽和有機酸聚氧乙烯醚酯；

聚合小單體III選自苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、馬來酸、衣康酸、馬來酸酐、苯乙酸中的一種或幾種的組合。

上述的聚羧酸高性能減水劑，所述的含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創木基結構的芳香族高分子化合物可以通過含有類似木質素或/和木質素結構的工業廢料得到，如棉短絨黑液、草木類制漿黑液等。這些棉短絨黑液為棉纖維制造廠的生產廢液，草木類制漿黑液主要為制漿造紙工廠將草料或木材制備抄紙用紙漿后排放的廢黑液，主要成分為木質素。由于該類黑液含有大量木質素和廢堿廢酸，對環境污染比較嚴重，所以都需要集中到污水廠進行處理，耗費的能量大，成本高。將工廠直接排放的棉短絨黑液、草木類制漿黑液經過過濾預處理后，經蒸發濃縮得到含量為30.0~40.0%的濃縮黑液，該濃縮黑液就可以直接代替含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創木基結構的芳香族高分子化合物原料，制備聚合單體I。因此，本專利所述的含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創木基結構的芳香族高分子化合物原料，不僅包括含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創木基結構的芳香族高分子化合物本身，也包括含有類似木質素或/和木質素結構的工業廢黑液，如前所述的棉短絨黑液或草木類制漿黑液等。

棉短絨黑液或草木類制漿黑液中含有大量和草木類木質素結構相似的高分子化合物，概括為如下三種：1帶酚羥基，2帶紫丁香基，3帶愈創木基結構的芳香族化合物。結構式如下：

此類化合物未經化學處理時，它的芳香結構很穩定，活性低，不易參與反應。通過氧化反應，使木質素芳香族結構的大分子發生破碎反應，分子質量減小，酚羥基增加。經羥甲基化后，在酚羥基的鄰位和甲醛發生羥甲基化反應。用磺化劑Na₂SO₃或SO₂，NaHSO₃作用時發生磺甲基化反應，引入磺酸基，都使黑液的活性提高，并能參與下一步的接枝反應。活化了的羥甲基化或磺化黑液與不飽和有機酸進行接枝反應，進一步提高這些高分子化合物的分散能力，并降低溶液粘度，增加羧基的含量，因此得到了性能更好的聚合單體I。

上述的聚羧酸高性能減水劑，所說的氧化劑為包括H₂O₂、O₂、KMnO₄和KCr₂O₇。

上述的聚羧酸高性能減水劑，所說的羥甲基化反應使用的縮合劑包括甲醛、乙醛和糠醛。

上述的聚羧酸高性能減水劑，羥甲基化成活性芳香族高分子化合物后進行磺化處理，所說的磺化反應使用的磺化劑包括Na₂SO₃，SO₂和NaHSO₃。