专利名称：聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂及制备方法
技术领域：
本发明属于一种聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂及制备方法。
背景技术：
众所周知，在水泥拌合物作业时，为使操作省力有效，且早期脱模以缩短工期，要求水泥拌合物具有高流动性，有效抑制坍落度的损失。目前我国的混凝土减水剂以萘系和蜜胺系为主流产品，这类产品的水泥拌合物工作性不好，存在减水率不高、坍落度损失大的问题。而氨基磺酸盐由于性价比较低，大多作为辅助外加剂使用，没有得到广泛的推广。目前聚羧酸系混凝土减水剂以其优良的分散性和分散保持性能，以及对水泥良好的适应性被广泛接受。
从其作用机理方面分析，聚羧酸减水剂主链上接枝活性基团，如羧基、羟基、磺酸基等来提供静电斥力，亲水极强的聚氧乙烯醚提供空间位阻效应，既有利于提高混凝土流动性，又有利于坍落度保持性。而与萘系减水剂相比，相同条件下聚羧酸减水剂的ξ明显小于萘系，但是其分散能力明显好于萘系。可见，在聚羧酸减水剂分子结构中，决定其性能的主导官能团为亲水极强的聚氧乙烯醚。
但是聚羧酸系减水剂主要采用乙烯基单体共聚，成本较高。受国际化工市场的影响，其主要原材料的甲基丙烯酸、聚乙二醇价格上涨，其原材料成本涨幅接近1300元/吨。目前价格已经成为制约其发展的主要因素。
本发明采用成本的较低的甲醛、对氨基苯磺酸盐代替乙烯基单体，同时接枝聚羧酸系减水剂的主导官能团聚氧乙烯醚，缩聚反应合成高分子聚合物减水剂，从而保证了性能，又降低了成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有减水剂减水率不高、坍落度损失过快、成本较高、性价比较低的缺点，提供一种聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂及制备方法，该减水剂性能稳定、反应条件容易控制，易于工业化生产。
本发明采用下述技术方案实现 聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂，其结构式为
式中m＝4～35、n＝10～100、k＝20～150。
上述聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂合成方法，包括 第一步以甲苯作为溶剂，并在110～120℃甲苯回流条件下，对氨基苯磺酸钠
与聚氧乙烯醚
反应8～10h，脱水生成大单体
反应方程式如下
式中m＝4～35； 上述反应中，
与
摩尔比为(1.05～1.15)∶1。
第二步调节苯酚
与大单体溶液pH＝9.5～12.5，控制温度70～90℃，1～1.5h内滴加甲醛
再控制pH＝7.5～9.5，保温2.5～4.5h，中和pH＝7，得到聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂。
式中m＝4～35； n＝10～100； k＝20～150； 上述反应中，苯酚与大单体质量比为(0.5～1.5)∶1；甲醛为苯酚和大单体总质量的1.1～2.5倍。
本发明采用成本较低的甲醛、对氨基苯磺酸盐代替现有聚羧酸系减水剂中的乙烯基单体，同时接枝聚羧酸系减水剂的主导官能团聚氧乙烯醚，缩聚反应合成高分子聚合物减水剂，从而保证了性能，又降低了成本。本发明合成的减水剂掺量为1％时，减水率可达25％以上，2h坍落度不损失，配制的混凝土具有良好的工作性和力学性能。
图1为本发明实施例1制得的减水剂的红外图谱； 图2为本发明实施例2制得的减水剂的红外图谱； 图3为本发明实施例3制得的减水剂的红外图谱。
具体实施例 实施例1
与
摩尔比为1.05∶1，甲苯为反应物总量的50％，加热到120℃，甲苯回流，反应8h，冷却，除去甲苯，得到大单体。苯酚与大单体质量比为0.7∶1配成水溶液(质量分数为50％)，甲醛为苯酚和大单体总质量的1.5倍；调节溶液pH＝9.5，温度控制70～90℃；缓慢滴加甲醛，1～1.5h滴完；滴完后调节pH＝8，保持温度80～90℃3h左右，再自然冷却，调节pH＝7，得到本发明的减水剂。该减水剂对水泥有较好的分散效果，掺量为1％时，水泥净浆流动度可达到280mm，1h基本不损失，减水率达到28％。
如图1所示，在红外图谱中可以明确的发现聚氧烷基(2500cm-1～3300cm-1)、磺酸基团(1039cm-1、619cm-1)、羧基(1577cm-1、1248cm-1)、羟基(1099cm-1)等官能团的特征振动，合成得到聚合物结构与分子设计预期的结果相符。
实施例2
与
摩尔比为1.1∶1，甲苯为反应物总量的50％，加热到120℃，甲苯回流，反应8h，冷却，除去甲苯，得到大单体。苯酚与大单体质量比为1∶1配成水溶液(质量分数为60％)，甲醛为苯酚和大单体总质量的1.5倍；调节溶液pH＝11，温度控制70～90℃；缓慢滴加甲醛，1～1.5h滴完，滴完后调节pH＝8，保持温度80～90℃3h左右，再自然冷却，调节pH＝7，得到本发明的减水剂。该减水剂对水泥有较好的分散效果，掺量为1％时，水泥净浆流动度可达到285mm，1h基本不损失，减水率达到28％。
如图2所示，在红外图谱中可以明确的发现聚氧烷基(2500cm-1～3300cm-1)、磺酸基团(1039cm-1、619cm-1)、羧基(1577cm-1、1248cm-1)、羟基(1099cm-1)等官能团的特征振动，合成得到聚合物结构与分子设计预期的结果相符。
实施例3
与
摩尔比为1.15∶1，甲苯为反应物总量的50％，加热到110℃，甲苯回流，反应8h，冷却，除去甲苯，得到大单体。苯酚与大单体质量比为1.2∶1配成水溶液(质量分数为60％)，甲醛为苯酚和大单体总质量的2倍；调节溶液pH＝12.5，温度控制70～90℃；缓慢滴加甲醛，1～1.5h滴完，滴完后调节pH＝8，保持温度80～90℃3h左右，再自然冷却，调节pH＝7，得到本发明的减水剂。该减水剂对水泥有较好的分散效果，掺量为1％时，水泥净浆流动度可达到300mm，1h基本不损失，减水率达到30％。
如图3所示，在红外图谱中可以明确的发现聚氧烷基(2500cm-1～3300cm-1)、磺酸基团(1039cm-1、619cm-1)、羧基(1577cm-1、1248cm-1)、羟基(1099cm-1)等官能团的特征振动，合成得到聚合物结构与分子设计预期的结果相符。
权利要求
1.一种聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂，由下法制得以甲苯作为溶剂，并在110～120℃甲苯回流条件下，对氨基苯磺酸钠与分子式为
m＝4～35的聚氧乙烯醚反应8～10h，脱水生成大单体
将苯酚与大单体混合配制成pH＝9.5～12.5的水溶液，控制温度70～90℃，1～1.5h内滴加甲醛，滴加完甲醛后调节PH＝7.5～9.5，保温2.5～4.5h，中和至pH＝7，得到聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂。
2.权利要求1所述的聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂的制备方法，其特征在于
一以甲苯作为溶剂，并在110～120℃甲苯回流条件下，对氨基苯磺酸钠与分子式为
m＝4～35的聚氧乙烯醚反应8～10h，脱水生成大单体
二将苯酚与大单体混合配制成pH＝9.5～12.5质量分数为40～60％的水溶液，控制温度70～90℃，1～1.5h内滴加甲醛，滴加完甲醛后调节pH＝7.5～9.5，保温2.5～4.5h，中和至pH＝7，得到权利要求1所述聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征是对氨基苯磺酸
钠与聚氧乙烯醚摩尔比为(1.05～1.15)∶1；苯酚与大单体质量比为(0.5～1.5)∶1；甲醛为苯酚和大单体总质量的1.1～2.5倍。
全文摘要
本发明涉及聚醚改性型氨基磺酸盐减水剂由下法制得以甲苯作为溶剂，并在甲苯回流条件下，对氨基苯磺酸钠与聚氧乙烯醚反应8～10h，脱水生成大单体；将苯酚与大单体混合配制成pH＝9.5～12.5的水溶液，控制温度70～90℃，1～1.5h内滴加甲醛，滴加完甲醛后调节PH＝7.5～9.5，保温2.5～4.5h，中和至pH＝7。本发明采用成本较低的甲醛、对氨基苯磺酸盐代替现有聚羧酸系减水剂中的乙烯基单体，同时接枝聚羧酸系减水剂的主导官能团聚氧乙烯醚，缩聚反应合成高分子聚合物减水剂，从而保证了性能，又降低了成本。本发明合成的减水剂掺量为1％时，减水率可达25％以上，2h坍落度不损失，配制的混凝土具有良好的工作性和力学性能。
文档编号C04B103/30GK101293757SQ20081004805
公开日2008年10月29日 申请日期2008年6月17日 优先权日2008年6月17日
发明者马保国, 谭洪波, 亮 李, 慢 张, 吕国玉, 何向全, 许红生 申请人:武汉理工大学