[發(fā)明專利]丙烯酰胺?脂肪酸乙烯酯接枝共聚物合成水泥分散劑的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510081282.7
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN104628962B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉;趙明;王子明;尹東杰;劉瑋;申和慶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C08F265/10
• 分類號: C08F265/10;C08F218/08;C08F218/10;C08F120/56;C08F8/12;C04B24/26
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水泥混凝土用分散劑的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種采用丙烯酰胺類單體先自聚再和脂肪酸乙烯酯發(fā)生接枝共聚合，最后再醇解和水解成為梳狀結(jié)構(gòu)的水泥分散劑的具體合成方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著建筑工業(yè)的快速發(fā)展，混凝土和水泥的用量不斷增加，水泥分散劑已成為建筑工業(yè)中非常的重要組分之一，其中聚羧酸減水劑由于其減水率高、保坍性能好，強(qiáng)度增長快，適配性強(qiáng)等優(yōu)點，成為了混凝土外加劑研究開發(fā)的熱點。然而合成聚羧酸減水劑的重要大單體——聚氧乙烯醚，其主要原料是環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷，原料種類太過單一，一旦將來原料供應(yīng)出現(xiàn)問題，將會直接影響到減水劑產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)，所以我們必須找到能夠替代環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的新原料，減少減水劑產(chǎn)業(yè)對環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的依賴，豐富水泥分散劑的合成手段。

隨著高分子學(xué)科領(lǐng)域中分子結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的逐漸興起，為我們合成理想結(jié)構(gòu)的聚合物分子結(jié)構(gòu)提供了理論基礎(chǔ)。我們設(shè)計的這種水泥分散劑采用更加廉價和更加多樣的原料，合成產(chǎn)物具有類似于聚羧酸減水劑的梳狀結(jié)構(gòu)，保證其具有良好的錨固吸附力和空間位阻效應(yīng)。該聚合物不僅具有傳統(tǒng)梳狀聚羧酸減水劑的各種性能，同時還具有廉價、不依賴環(huán)氧乙/丙烷、原料多樣化的優(yōu)勢，有著很廣闊的應(yīng)用價值。

專利CN103864329A(公開日：2014年6月18日)報道了一種聚磺酸鹽類減水劑，在減水劑分子結(jié)構(gòu)中引入大量磺酸基團(tuán)，大大增加減水劑分子親水能力。原料主要有甲基丙烯醇聚氧乙烯醚，對苯乙烯磺酸鈉，丙烯酰胺，丙烯酸(或甲基丙烯酸)，過硫酸銨(或過硫酸鉀)。該發(fā)明具有更高的減水率及更好的適應(yīng)性，減水率一般達(dá)到25％以上。但是該發(fā)明方法的原料一個重要組成是聚醚，原料品種比較單一，一旦原料供應(yīng)受到限制，將會很大程度上影響減水劑的生產(chǎn)。

專利CN104031218A(公開日：2014年9月10日)報道了一種長鏈聚羧酸減水劑，以過硫酸銨為引發(fā)劑，由包括烯丙基聚乙二醇、聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯酸和丙烯酰胺的單體共聚而成，其中烯丙基聚乙二醇占單體總質(zhì)量的30～50％，聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯占單體總質(zhì)量的5～20％，丙烯酸占單體總質(zhì)量的20～40％，丙烯酰胺占單體總質(zhì)量的1～10％，過硫酸銨用量占單體總質(zhì)量的2.5～10.0％。該發(fā)明產(chǎn)品性能優(yōu)良，具有摻量低、減水率高、坍落度損失小、與水泥的適應(yīng)能力強(qiáng)，大幅度提高混凝土的早期和后期強(qiáng)度等優(yōu)點。但是該發(fā)明的所用的兩種大單體均為聚醚結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)所需原料都是環(huán)氧乙烷，原料過于單一，不利于減水劑的生產(chǎn)應(yīng)用。

專利CN101698693(公開日2010年4月28日)報道了由甲基丙烯酸聚乙二醇單酯、丙烯酰胺、馬來酸酐、巰基乙醇、引發(fā)劑、消泡劑、碳酸氫鈉等物質(zhì)原料組成，其制備方法包括通過酯化反應(yīng)獲得甲基丙烯酸聚乙二醇單酯以及通過對甲基丙烯酸聚乙二醇單酯進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)得到的聚羧酸系減水劑的工藝步驟。本發(fā)明的工藝簡單、反應(yīng)物料容易控制、無環(huán)境污染，成本低，產(chǎn)品具有減水率高、混凝土后期強(qiáng)度高、引氣性能低等優(yōu)點，可有效抑制混凝土塌落度的損失，解決了混凝土后期強(qiáng)度差的問題，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。但是該發(fā)明的重要組成之一的甲基丙烯酸聚乙二醇單酯也是由環(huán)氧乙烷合成的，仍然受限于環(huán)氧乙烷的供應(yīng)，會影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)應(yīng)用。

多數(shù)專利中描述的減水劑都已經(jīng)具備良好的流動性、分散性等工作性能。然而，上述制備方法中均有一定程度的不足之處，合成減水劑所用大單體均需要環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷制得，原料品種太過單一，一旦環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷供應(yīng)出現(xiàn)困難，現(xiàn)有的聚羧酸減水劑的生產(chǎn)必然受到一定程度上的制約，進(jìn)而波及到混凝土行業(yè)中，損失很大。所以，這就要求盡快的找到探尋環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的替代品，豐富原料的種類，并能起到它們在減水劑結(jié)構(gòu)中的作用，保持其優(yōu)異性能，同時還能保證快捷的工藝操作和低廉的制備成本，易于工業(yè)化生產(chǎn)，有關(guān)這方面工作國內(nèi)外未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種丙烯酰胺-脂肪酸乙烯酯接枝共聚物合成水泥分散劑的方法，通過先將丙烯酰胺單體聚合成聚丙烯酰胺，再與脂肪酸乙烯酯進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，最后在堿性條件下進(jìn)行醇解和水解反應(yīng)，得到性能優(yōu)異的水泥分散劑。本發(fā)明是從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計理論出發(fā)，將脂肪酸乙烯酯接枝到聚丙烯酰胺主鏈上，得到一種類似于梳狀結(jié)構(gòu)的水泥分散劑，從而起到減水作用。采用本方法合成的水泥分散劑具有很好的空間位阻效應(yīng)，可以有效地阻止水泥顆粒絮凝和水泥水化對流動性產(chǎn)生的不利影響，同時由于其原料的廉價性，表現(xiàn)出比傳統(tǒng)聚羧酸減水劑更加優(yōu)異的應(yīng)用價值和發(fā)展前景。