缓释型聚羧酸高性能保坍剂的无热源短时间制备方法
【专利摘要】本发明涉及聚羧酸减水剂，具体涉及一种缓释型聚羧酸高性能保坍剂的无热源短时间制备方法。该方法包括以下步骤：向容器中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水，常温搅拌0.5h后，再向其中加入引发剂和引发助剂，常温搅拌2min；同时滴定丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液、链转移剂水溶液，于1h同时滴完，滴定完毕后保温0.5h，采用碱液调节pH值至6～7，加入水稀释至固含量为40%即可。本发明制备工艺简单、设备简易，整个反应过程无需加热，节约能源；生产周期仅为2h，大大提高了生产效率，适用范围广，合成的缓释型聚羧酸高性能保坍剂具有掺量少、保坍性能良好、环境友好等特点。
【专利说明】缓释型聚羧酸高性能保坍剂的无热源短时间制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚羧酸减水剂，具体涉及一种缓释型聚羧酸高性能保坍剂的无热源短时间制备方法。
【背景技术】
[0002]我国目前大力发展基础建设，商品混凝土需求旺盛，而作为商品混凝土外加剂之一的聚羧酸减水剂市场份额越来越大。在激烈的市场竞争中，减水率高，保坍效果，成本低的产品将拥有竞争优势，这也是各科研机构和企业不断追求的方向。
[0003]聚羧酸系减水剂在制备过程中，一般要选择一些带不同基团的单体材料，再按照分子设计原则通过加成反应将可聚合结构单元合成预定结构与性能的减水剂，能够更好地解决混凝土减水、引气、缓凝、泌水等问题。通常由含羧酸基和聚氧化乙烯基两种以上的单体，与含磺酸基、酯基或其它基团的一些可聚单体通过自由基共聚反应合成，在聚合物的分子结合过程中，不同单体以随机或有规律地聚合在一起，在分子主链和侧链上引入强极性基团如羧基、磺酸基、酯基、聚氧化乙烯基等，使分子具有梳型结构，其特殊的结构决定了它的优越性能。
[0004]然而，目前聚羧酸减水剂的生产工艺一般都是在4个小时左右，40~90°C温度条件下进行自由基反应合成。通过无热源法合成，节约了能源，也将大大减少生产成本；缩短反应周期，也将大大提高生产效率。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种缓释型聚羧酸高性能保坍剂的无热源短时间制备方法，该方法以不饱和聚氧乙烯醚、丙烯酸羟乙酯为主要原料，在常温温度下，短时间合成出一种具有缓释高保坍性能的聚羧酸减水剂，解决目前聚醚型聚羧酸减水剂保坍能力不足问题。
[0006]本发明所述的缓释型聚羧酸高性能保坍剂的无热源短时间制备方法，包括以下步骤:
[0007](I)向容器中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水，常温搅拌0.5h ；
[0008](2)向步骤(1)得到的溶液中加入引发剂和引发助剂，常温搅拌2min;
[0009](3)将丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)溶于水，得到丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液；将链转移剂溶于水得到链转移剂水溶液；
[0010](4)向步骤(2)得到的溶液中，同时滴定丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液、链转移剂水溶液，于Ih同时滴完；
[0011](5)滴定完毕后保温0.5h，采用碱液调节pH值至6~7，加入水稀释至固含量为40%即可。
[0012]其中，优选技术方案如下:
[0013]步骤(1)中所述的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水的质量比为I~1.1:1。[0014]步骤(2)中所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
[0015]步骤(2)中所述的引发助剂为亚硫酸氢钠、吊白块或维生素C中的一种或多种。所述的吊白块的化学名称为二水合次硫酸氢钠甲醛或二水甲醛合次硫酸氢钠。
[0016]步骤(2冲所述的引发剂和引发助剂的质量比1:0.2~0.4，甲基烯丙基聚氧乙烯醚和引发剂的质量比1:0.01~0.015。
[0017]步骤(3)中所述的丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液的质量百分比浓度为40~60%
[0018]步骤(3)中所述的链转移剂为巯基乙酸、巯基丙酸或异丙醇中的一种或多种，链转移剂水溶液的质量百分比浓度为I~20%。
[0019]甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸的质量比1:0.05~0.1，丙烯酸和丙烯酸羟乙酯的质量比1:1~1.4，丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的质量比1:0.1~0.3，丙烯酸和链转移剂的质量比1:0.1~0.3。
[0020]步骤(5)中所述的碱液为30wt.%的氢氧化钠溶液。
[0021]本发明利用引发助剂提高引发剂在常温下的分解速度，通过调整氧化还原体系中氧化剂与还原剂用量，各单体配比来确定具体合成方案。
[0022]本发明的有益效果如下:
[0023]本发明制备工艺简单、设备简易，整个反应过程无需加热，节约能源；生产周期仅为2h，大大提高了生产效率，适用范围广，合成的缓释型聚羧酸高性能保坍剂具有掺量少、保坍性能良好、环境友好等特点。`【具体实施方式】
[0024]以下结合实施例对本发明作进一步描述。
[0025]实施例1
[0026]向带保温套的1000ml三口烧瓶中投入分子量为2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，搅拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.5g过硫酸铵和0.8g亚硫酸氢钠，充分搅拌2min ;同时滴定含20g丙烯酸、21g丙烯酸轻乙酯、
2.3gAMPS和50g水的混合液以及2.1g巯基乙酸和80g水的混合液；lh同时滴完，滴定完毕后保温0.5h ;加入一定的碱液调pH至6~7，并加入一定的水稀释至固含量为40%。
[0027]实施例2
[0028]向带保温套的1000ml三口烧瓶中投入分子量为2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，搅拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.7g过硫酸铵和0.5g亚硫酸氢钠及0.4g维生素C，充分搅拌2min ；同时滴定含19g丙烯酸、22g丙烯酸羟乙酯、2.5gAMPS和50g水的混合液以及2.6g巯基乙酸和80g水的混合液；lh同时滴完，滴定完毕后保温0.5h ;加入一定的碱液调pH至6~7，并加入一定的水稀释至固含量为40%。
[0029]实施例3
[0030]向带保温套的1000ml三口烧瓶中投入分子量为2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，搅拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.2g过硫酸铵和0.83g吊白块，充分搅拌2min ;同时滴定含19.5g丙烯酸、20.5g丙烯酸羟乙酯、2.1gAMPS和50g水的混合液以及2.2g巯基乙酸和80g水的混合液；lh同时滴完，滴定完毕后保温0.5h ;加入一定的碱液调pH至6~7，并加入一定的水稀释至固含量为40%。
[0031]实施例4[0032]向带保温套的1000ml三口烧瓶中投入分子量为2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，搅拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.Sg过硫酸钾和0.8g吊白块，充分搅拌2min ;同时滴定含20g丙烯酸、23g丙烯酸羟乙酯、2.6gAMPS和50g水的混合液以及5.3g异丙醇和80g水的混合液；lh同时滴完,滴定完毕后保温0.5h ；加入一定的碱液调pH至6~7，并加入一定的水稀释至固含量为40%。
[0033]实施例5
[0034]向带保温套的1000ml三口烧瓶中投入分子量为2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，搅拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.Sg过硫酸钾和0.6g亚硫酸氢钠及0.2吊白块，充分搅拌2min ;同时滴定含19g丙烯酸、23.5g丙烯酸轻乙酯、2gAMPS和50g水的混合液以及2g巯基丙酸及1.1g异丙醇和80g水的混合液；lh同时滴完，滴定完毕后保温0.5h ;加入一定的碱液调pH至6~7,并加入一定的水稀释至固含量为40%。
[0035]实施例6
[0036]向带保温套的1000ml三口烧瓶中投入分子量为2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，搅拌0.5h，待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.9g过硫酸钾和0.5g亚硫酸氢钠及0.45g维生素C,充分搅拌2min ;同时滴定含18g丙烯酸、24g丙烯酸轻乙酯、2.8gAMPS和50g水的混合液以及2g巯基乙酸及1.5g异丙醇和80g水的混合液；Ih同时滴完,滴定完毕后保温0.5h ;加入一定的碱液调pH至6~7,并加入一定的水稀释至固含量为40%。
[0037]对以上6个实施例合成的缓释型聚羧酸高性能保坍剂分别进行以下试验，对比产品为市售保坍剂BKS-103。
[0038]试验1:水泥净浆实验
[0039]本实验水泥为山铝P.042.5。
[0040]水泥300g，保坍剂与水共87g，具体实验结果如表1所示:
[0041]表1水泥净浆实验结果表
【权利要求】
1.一种缓释型聚羧酸高性能保坍剂的无热源短时间制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)向容器中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水，常温搅拌0.5h ； (2)向步骤(1)得到的溶液中加入引发剂和引发助剂，常温搅拌2min; (3)将丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于水，得到丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液；将链转移剂溶于水得到链转移剂水溶液； (4)向步骤(2)得到的溶液中，同时滴定丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液、链转移剂水溶液，于1h同时滴完； (5)滴定完毕后保温0.5h，采用碱液调节pH值至6~7，加入水稀释至固含量为40%即可。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤(1)中所述的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水的质量比为1~1.1:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤(2)中所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于:步骤(2)中所述的引发助剂为亚硫酸氢钠、吊白块或维生素C中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于:步骤(2)中所述的引发剂和引发助剂的质量比1:0.2~0.4，甲基烯丙基聚氧乙烯醚和引发剂的质量比1:0.01~0.015。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述的丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液的质量百分比浓度为40~60%。
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述的链转移剂为巯基乙酸、巯基丙酸或异丙醇中的一种或多种，链转移剂水溶液的质量百分比浓度为I~20%。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于:甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸的质量比1:0.05~0.1,丙烯酸和丙烯酸轻乙酯的质量比1:1~1.4,丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的质量比1:0.1~0.3，丙烯酸和链转移剂的质量比1:0.1~0.3。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤(5)中所述的碱液为30wt.%的氢氧化钠溶液。
【文档编号】C04B103/30GK103881029SQ201410157787
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】王建军, 王双平 申请人:山东卓星化工有限公司