专利名称：以烯丙基聚乙二醇为原料的聚羧酸系减水剂及其合成方法
技术领域：
本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种以烯丙基聚乙二醇(APEG)为原料的新型聚 羧酸系减水剂及其合成方法。
背景技术：
混凝土中掺入适量的减水剂，可显著改善新拌混凝土的工作性能和硬化后混凝土的综 合性能。聚羧酸系减水剂作为新一代产品，具有低掺量、高减水率、不缓凝、低坍落度损 失、环保等独特优点。适用于普通混凝土和高强、自密实、清水混凝土等特殊混凝土。
目前市场上聚羧酸系减水剂的合成工艺，主要是由MPEG、甲基丙烯酸等单体，在阻 聚剂和催化剂作用下，加热至120°C~140°C，酯化反应5 8小时，在得到的酯化产物中加 入适量的甲基丙烯酸等单体和引发剂，通入氮气，在7(TC 9(TC下反应5 8小时，反应结 束后用氢氧化钠调节pH值。此类工艺所用原材料甲基丙烯酸价格高，导致聚羧酸系减水 剂成本增加，与目前广泛使用的萘系减水剂相比，价格差距大，缺乏市场竞争力。且此合 成工艺较复杂，酯化过程难控制，酯化产物对聚合反应及最终产品的性能影响很大。现今， 对聚羧酸系减水剂的研究并不单一追求良好的综合性能，更重要的是降低成本、简化工艺， 增强市场竞争力。设法用低价位酸代替高价位的甲基丙烯酸，在保证减水剂具有高性能的 基础上，节约成本。目前，国内暂时没有相关合成工艺方面的研究成果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合成工艺简单、原材料价格低廉、产品性能稳定的新型聚 羧酸系减水剂及其合成方法。
本发明提出的聚羧酸系减水剂，以烯丙基聚乙二醇(APEG)为基本原料，由烯丙基聚乙 二醇(分子量600 2500)、马来酸酐、丙烯酸甲酯、过硫酸铵、硫酸亚锡、氢氧化钠和水， 合成获得，具体合成步骤为-
1) 原材料配比按质量比500: (0.5~180): (0.5~150): (200~1500)，称取原材料烯 丙基聚乙二醇、马来酸酐、丙烯酸甲酯和水，依次加入反应釜，混合，搅拌；
2) 加热合成向反应釜内通入保护气体氮气，插上冷凝管，加入过硫酸铵和硫酸亚锡 中的至少一种，过硫酸铵的加入量为单体总质量的1~10%，硫酸亚锡的加入量为单体总质
量1~10%，在50。C 10(TC下，反应4 10小时；这里的单体总质量是指APEB，马亚酸酐
和丙烯酸甲酯三种之和；
3)中和待反应物冷却后，用浓度为50。/。的氢氧化钠调节pH值至6 8。 本发明中，原材烯丙基聚乙二醇、马来酸酐、丙烯酸甲酯和水的用量比优选为500: (10-100): (10-90): (400-1000)。
本发明中，过硫酸铵的用量优选为单体总质量的3%-8%，硫酸亚锡的用量优选为单体
总质量的3%-8%。
本发明中，用APEG代替MPEG， APEG带有PEO侧链，产生物理的空间阻碍作用， 防止水泥颗粒凝聚，保持分散性，更重要的是APEG可与低价位的马来酸酐聚合反应。马 来酸酐能增强减水效果，价格不到10000元/吨，而目前工艺中所用的甲基丙烯酸价格在 20000元/吨以上。丙烯酸甲酯不仅具有良好的减水性能，且能加强减水剂在水泥颗粒表面 的锚固力。过硫酸铵和硫酸亚锡为引发剂，可使各单体参与聚合反应。氢氧化钠用来调节 PH值。
本发明的合成产物为淡黄色透明液体，浓度为30%~65%，在混凝土中掺入少量(一般 为水泥总重量的0.5%-5%即可)，使其具有高减水率和良好的坍落度保持，能满足较高的 施工要求，并在一定程度上提高混凝土强度。与现有的工艺相比，以APEG为原材料的新 型聚羧酸系减水剂的合成工艺反应时间短，原材料便宜，工艺简单，反应产物的性能稳定。
本发明可供外加剂生产厂生产， 一步聚合而得，成本低廉，广泛应用于桥梁、大坝、 机场等重大工程和各种普通工程。
具体实施例方式
实施例1，以烯丙基聚乙二醇(分子量1000)为原材料的新型聚羧酸系减水剂采用如下 合成工艺APEG(分子量1000)31.00% (质量百分比，以下同)、马来酸酐4.10%、丙烯酸 甲酯4.90%、水60.00%，依次加入反应釜，通入氮气保护，加入单体总质量8%的过硫酸 铵，在9(TC下反应6小时，加入50%氢氧化钠溶液，调节pH值至7。掺入占水泥重量1.0% 的该减水剂，可使水灰比为0.29的水泥净浆流动度为290mm， 6小时没有损失。
实施例2，以烯丙基聚乙二醇(分子量2500)为原材料的新型聚羧酸系减水剂采用如下 合成工艺APEG(分子量2500)28.50% (质量百分比，以下同)、马来酸酐5.55%、丙烯酸 甲酯5.95%、水60.00%,依次加入反应釜，通入氮气保护，加入单体总质量6%的硫酸亚 锡，在90'C下反应6小时，加入50%氢氧化钠溶液，调节PH值至7。掺入占水泥重量1.2% 的该减水剂，可使水灰比为0.29的水泥净浆流动度为275mm， 5小时没有损失。
实施例3，以烯丙基聚乙二醇为原材料的新型聚羧酸系减水剂采用如下合成工艺 APEG(分子量1500)33.50% (质量百分比，以下同)、马来酸酐3.50%、丙烯酸甲酯3.00%、
水60.00%，通入氮气保护，加入单体总质量5%的过硫酸铵，加入单体总质量4%的硫酸 亚锡，在95'C下反应7小时，加入50%氢氧化钠溶液，调节PH值至7。掺入占水泥重量 0.8%的该减水剂，可使水灰比为0.29的水泥净桨流动度为270mm， 5小时没有损失。
权利要求
1、一种以烯丙基聚乙二醇为原料的聚羧酸系减水剂，其特征在于由分子量为600-2500的烯丙基聚乙二醇、马来酸酐、丙烯酸甲酯、过硫酸铵、硫酸亚锡和水通过氮气保护，经过加热反应而合成获得，其合成步骤为(1)原材料配比按质量比500∶(0.5～180)∶(0.5～150)∶(200～1500)，称取原材料烯丙基聚乙二醇、马来酸酐、丙烯酸甲酯和水，依次加入反应釜，混合，搅拌；(2)加热合成向反应釜内通入保护气体氮气，插上冷凝管，加入过硫酸铵和硫酸亚锡中的至少一种，过硫酸镔的加入量为单体总质量的1～10％，硫酸亚锡的加入量为单体总质量1～10％，在50～100℃下，反应4～10小时；(3)中和待反应物冷却后，用浓度为50％的氢氧化钠调节pH值至6～8。
2、 一种如权利要求1所述的以烯丙基聚乙二醇为原料的聚羧酸系减水剂的合成方法， 其特征在于具体步骤如下(1) 原材料配比按质量比500: (0.5-180): (0.5~150): (200 1500)，称取原材料 烯丙基聚乙二醇、马来酸酐、丙烯酸甲酯和水，依次加入反应釜，混合，搅拌；(2) 加热合成向反应釜内通入保护气体氮气，插上冷凝管，加入过硫酸铵和硫酸亚 锡中的至少一种，过硫酸镔的加入量为单体总质量的1~10%，硫酸亚锡的加入量为单体总 质量1 10%，在50 訓。C下，反应4 10小时；(3) 中和待反应物冷却后，用浓度为50。/。的氢氧化钠调节pH值至6 8。
3、 一种如权利要求1所述的以烯丙基聚乙二醇为原料的聚羧酸系减水剂的使用方法， 其特征在于所述减水剂掺入量为水泥重量的0.5%-5.0%。
全文摘要
本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种以烯丙基聚乙二醇为原料的聚羧酸系减水剂及其合成方法。该减水剂由原料烯丙基聚乙二醇、马来酸酐、丙烯酸甲酯、过硫酸铵、硫酸亚锡、氢氧化钠和水按适当的质量配比，通过氮气保护，加热反应而制备获得。与现有技术相比，本发明不需要两步合成，原材料价格低廉，工艺产品性能稳定，具有良好的市场前景。
文档编号C04B24/24GK101186460SQ20071017079
公开日2008年5月28日 申请日期2007年11月22日 优先权日2007年11月22日
发明者孙振平, 黄雄荣 申请人:同济大学