[發明專利]一種制備聚羧酸接枝共聚物類高效減水劑的方法

在審

• 申請號: 201410150810.5
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103965415A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 王棟民;張力冉;王浩;王啟寶;逄建軍;李娟;張述雄;趙計輝
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: C08F290/06
• 分類號: C08F290/06;C08F220/06;C08F228/02;C08F220/28;C08F218/08;C08F212/14;C08F230/02;C08F220/58;C08F4/40;C08F4/04;C04B24/26;C04B24/16;C04B103/3
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 馬麗蓮

技術領域

本發明涉及混凝土外加劑技術領域，特別是涉及一種制備聚羧酸接枝共聚物類高效減水劑的方法。

背景技術

混凝土作為主要的建筑材料，對于國家基礎設施建設和發展起到重要的作用。混凝土通常由石子、砂、水泥以及水等組分構成，隨著社會的發展和科技的進步，預拌混凝土即商品混凝土得到迅猛發展。聚羧酸減水劑作為混凝土化學外加劑，可以有效減少混凝土單位立方用水量，增加預拌混凝土流動性，改善混凝土和易性，使之成為混凝土必不可少的組分之一。

聚羧酸減水劑呈梳型結構，以不飽和聚醚、不飽和酸等單體為原料，在合成溫度為50-90℃條件下合成。但在此溫度條件下合成時由于升、控溫不便，不僅生產過程復雜，周期延長，同時增加了成本，造成了一定的能源浪費。如公告號為CN102633951A的專利文獻公開了一種聚醚型聚羧酸系減水劑及其制備方法，此方法的合成溫度為50℃，在此溫度下不僅能耗較大、使生產操作步驟繁瑣，而且上述方法的生產周期較長、成本較高。而低溫條件下，若合成配比不變，隨著合成溫度的降低，對聚羧酸減水劑分散性能影響很大。這主要是因為溫度降低，使得引發速率降低，導致聚合反應速率降低。在相同的合成時間內使產品的聚合度降低，外觀上表現為合成產物的黏度很小。為了使低溫條件下的合成產物與高溫下的產物從分子量到分散性能盡可能一致，通常從引發體系入手來解決上述問題。如采用引發活性高的引發體系，增加引發劑用量等。

然而，在低溫條件下為了增加引發速率而一味的增加引發劑用量，雖然可使引發活性增加，但由于引發劑用量較多，在合成體系中自由基濃度較高，使得合成產物支鏈、副產物較多，對混凝土流動性造成不利的影響，有時還會發生爆聚現象。如公告號為CN101974135A的專利文獻公開了常溫條件下合成聚羧酸減水劑的方法，其中大單體烯丙基聚氧乙烯醚的用量為72g，過硫酸鉀的用量為2.4g，引發劑用量占大單體的摩爾比例為0.296；引發劑單體摩爾用量較多，可造成副產物增多、使減水劑分散性能降低的現象發生。

目前，在造紙分散劑、水處理絮凝劑等領域，已有成功應用復合引發體系提高聚合反應速率的報道，有關研究人員通過測定聚合反應速率、表觀活化能及轉化率等參數證明復合引發體系具有高引發活性，可以有效增加聚合反應速率，提高產物的分子量。在混凝土技術領域，高活性的復合引發體系的應用還較為少見。已有采用引發活性較高的氧化還原體系，一般為單引發劑-單還原劑組成的引發體系，可降低表觀活化能，但降低程度有限，在低溫下制備的聚羧酸減水劑性能不能達到最優。因此，如何優化引發劑的種類和配比，構建高活性的復合引發體系，建立低溫條件下高效制備聚羧酸接枝共聚物類高效減水劑的方法，成為當前業界的重要研究課題之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備聚羧酸接枝共聚物類高效減水劑的方法，可以克服低溫條件對聚合反應產生的負面效應，該方法具有生產周期較短，低能耗、高效率，引發活性高、副產物少，清潔環保，適于工業化生產等優勢。該方法合成的聚羧酸減水劑具有優異的分散能力和良好的適應性。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種制備聚羧酸接枝共聚物類高效減水劑的方法，在5-30℃的低溫條件下制備所述減水劑，且制備過程中所用的引發體系為復合引發體系，所述復合引發體系采用一種引發劑I和多種還原劑R、一種還原劑R和多種引發劑I或者多種引發劑I和多種還原劑R的組合；

所述引發劑I選自：過氧化氫、過硫酸鹽LS₂O₈、水溶性偶氮引發劑W，其中所述過硫酸鹽LS₂O₈的結構通式為：

所述水溶性偶氮引發劑W包括W1、W2、W3、W4，其中水溶性偶氮引發劑W1的結構通式為：

水溶性偶氮引發劑W2的結構通式為：

水溶性偶氮引發劑W3的結構通式為：

水溶性偶氮引發劑W4的結構通式為：

式中R1為K⁺、Na⁺、NH₄⁺或Ca²⁺，

R2為-(CH₂)₂COOH、-(CH₂)₂SO₃H、或

R3為或

R4為或

R5為或