本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种醚类保坍型聚羧酸减水剂的制备方法。
背景技术：
当今世界，社会经济蓬勃发展，城市建设突飞猛进，交通、水电、市政等相关工程建设也随之快速发展，这些工程也对建筑用混凝土提出了更高的要求，而要想得到高标准、高质量以及低碳、环保的建筑用混凝土，性能优异且绿色环保的聚羧酸系减水剂就必不可少。
聚羧酸减水剂优异的减水性能已被业界广泛认可，但是由于水泥的变化、砂、石材料的含泥量等因素，使得聚羧酸减水剂在实际应用中也出现了坍落度损失过快的问题，这对混凝土的施工带来了不小的麻烦。因此，开发具有优异保坍性能的保坍型聚羧酸减水剂就具有十分重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种醚类保坍型聚羧酸减水剂的制备方法。
本发明的具体技术方案如下：
一种醚类保坍型聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将分子量≤200的不饱和羧酸羟基酯、分子量≤300的苯二烷基羧酸、阻聚剂混合，在氮气保护下，升温至40～60℃，再加入催化剂，升温至100～140℃，保温反应0.5～3h，期间用抽真空或通氮气带水的方法除去水，反应结束后降至室温，得到含有酯化产物和未反应的不饱和羧酸羟基酯的第一混合物，不饱和羧酸羟基酯与苯二烷基羧酸的摩尔比为1.5～6:1，催化剂的用量为不饱和羧酸羟基酯与苯二烷基羧酸总质量的0.5％～5.0％，阻聚剂用量为不饱和羧酸羟基酯与苯二烷基羧酸总质量的0.5％～5.0％；
(2)将步骤(1)制得的第一混合物、不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酐、分子量600～5000的醚类单体以1:1～5:12～60的质量比混合，并加入水使得其溶解，得到共聚单体混合物溶液；
(3)将上述共聚单体混合物溶液与引发剂水溶液及分子量调节剂水溶液滴入水中进行反应，反应温度为10～80℃，滴加时间为0.25～6.0h，滴加完毕后保温0～3.0h，得共聚产物；该步骤和步骤(2)所用水的总量使得该共聚产物的质量浓度为20～80％，引发剂的用量为共聚单体混合物溶液中溶质的总质量的0.5～3.0％，分子量调节剂的用量为共聚单体混合物溶液中溶质的总质量的0.2～3.0％；
(4)将步骤(3)制得的共聚产物用碱调节pH至5～7，即得所述醚类保坍型聚羧酸减水剂。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(1)为：将分子量≤150的不饱和羧酸羟基酯、分子量≤250的苯二烷基羧酸、阻聚剂混合，在氮气保护下，升温至50～60℃，再加入催化剂，升温至105～130℃，保温反应1～3h，期间用抽真空或通氮气带水的方法除去水，反应结束后降至室温，得到含有酯化产物和未反应的不饱和羧酸羟基酯的第一混合物，不饱和羧酸羟基酯与苯二烷基羧酸的摩尔比为1.5～5:1，催化剂的用量为不饱和羧酸羟基酯与苯二烷基羧酸总质量的0.5％～4.0％，阻聚剂用量为不饱和羧酸羟基酯与苯二烷基羧酸总质量的0.5％～4.0％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)为：将步骤(1)制得的第一混合物、不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酐、分子量600～5000的醚类单体以1:1～4:15～50的质量比混合，并加入水使得其溶解，得到共聚单体混合物溶液。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)为：将上述共聚单体混合物溶液与引发剂水溶液及分子量调节剂水溶液滴入水中进行反应，反应温度为10～70℃，滴加时间为0.25～5.0h，滴加完毕后保温0～3.0h，得共聚产物；该步骤和步骤(2)所用水的总量使得该共聚产物的质量浓度为20～70％，引发剂的用量为共聚单体混合物溶液中溶质的总质量的0.5～2.0％，所述分子量调节剂的用量为共聚单体混合物溶液中溶质的总质量的0.2～2.0％。
进一步优选的，所述不饱和羧酸羟基酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。
进一步优选的，所述苯二烷基羧酸为对苯二甲酸、对苯二乙酸、对苯二丙酸、间苯二甲酸、间苯二乙酸、间苯二丙酸、邻苯二甲酸、邻苯二乙酸和邻苯二丙酸的至少一种。
进一步优选的，所述催化剂为乙基磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸和98％的浓硫酸中的至少一种。
进一步优选的，所述阻聚剂为对苯二酚、吩噻嗪和二苯胺中的至少一种。
进一步优选的，所述不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酐为丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸酐中的至少一种。
进一步优选的，所述醚类单体为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烯丙醇聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚中、4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚、4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯聚氧丙烯醚的至少一种。
进一步优选的，所述引发剂为水溶性无机过氧类引发剂、水溶性氧化还原引发体系或水溶性偶氮引发剂。优选的，所述水溶性无机过氧类引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种，所述水溶性氧化还原引发体系为双氧水-吊白块、双氧水-抗坏血酸和过硫酸盐-亚硫酸氢钠中的至少一种，所述水溶性偶氮引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸和偶氮二异丙基咪唑啉中的至少一种。
进一步优选的，所述分子量调节剂为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基乙醇、异丙醇、磷酸三钠、甲酸钠、乙酸钠和十二硫醇中的至少一种。
本发明的有益效果是：
1、本发明的方法通过将不饱和羧酸羟基酯与苯二烷基羧酸的酯化产物用于聚羧酸减水剂的共聚，在聚羧酸减水剂分子结构中引入了苯二烷基羧酸的结构，初始时由于引入了苯环，增加了空间位阻效应，使得产品的初始减水率得到提高。
2、将使用本发明制备方法制备的减水剂用于混凝土时，在混凝土的碱性环境下，分子结构中的酯键会逐渐水解，释放出具有减水效果的羧基，实现优异的保坍效果，且由于各结构水解的速率不同，因此保坍效果持续时间可以根据实际情况进行调整，适应性更好。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
(1)将239.80g丙烯酸羟乙酯、100.00g对苯二甲酸、2.21g吩噻嗪混合，在氮气保护下，升温至60℃，加入4.23g对甲苯磺酸，升温至120℃，保温反应1h，期间用抽真空或通氮气带水的方法除去水，反应结束后降至室温，得到含有酯化产物和未反应的丙烯酸羟乙酯的第一混合物；
(2)将10.00g步骤(1)制得的第一混合物、14.50g丙烯酸、200.00g分子量为2400的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚混合，并加入130.00g水使得其溶解，得到共聚单体混合物溶液；
(3)将上述共聚单体混合物溶液与过硫酸铵水溶液(其中，过硫酸铵1.63g，水30.00g)、巯基乙酸水溶液(其中，巯基乙酸1.10g，水30.00g)滴入150.00g水中进行反应，反应温度为70℃，滴加时间为4.0h，滴加完毕后保温0.5h，得共聚产物；
(4)将步骤(3)制得的共聚产物用碱调节pH至5～7，即得所述醚类保坍型聚羧酸减水剂。
实施例2
(1)将110.00g丙烯酸羟乙酯、110.00g丙烯酸羟丙酯、100.00g对苯二乙酸、1.60g对苯二酚、2.00g吩噻嗪混合，在氮气保护下，升温至50℃，加入4.20g质量分数为98％的浓硫酸，升温至115℃，保温反应3h，期间用抽真空或通氮气带水的方法除去水，反应结束后降至室温，得到含有酯化产物和未反应的丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯的第一混合物；
(2)将5.00g步骤(1)制得的第一混合物、16.00g丙烯酸、4.00g马来酸酐、142.00g分子量为2400的甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚混合，并加入90.00g水使得其溶解，得到共聚单体混合物溶液；
(3)将上述共聚单体混合物溶液与双氧水水溶液(其中，双氧水1.20g，水20.00g)、抗坏血酸水溶液(其中，抗坏血酸0.30g，水20.00g)、巯基丙酸水溶液(其中，巯基丙酸1.20g，水20.00g)滴入100.00g水中进行反应，反应温度为40℃，滴加时间为3.0h，滴加完毕后保温1h，得共聚产物；
(4)将步骤(3)制得的共聚产物用碱调节pH至5～7，即得所述醚类保坍型聚羧酸减水剂。
实施例3
(1)将240g甲基丙烯酸羟乙酯、100.00g对苯二丙酸、3.20g对苯二酚混合，在氮气保护下，升温至60℃，加入7.30g乙基磺酸，升温至110℃，保温反应2h，期间用抽真空或通氮气带水的方法除去水，反应结束后降至室温，得到含有酯化产物和未反应的甲基丙烯酸羟乙酯的第一混合物；
(2)将5.00g步骤(1)制得的第一混合物、12.00g马来酸酐、111.00g分子量为2400的烯丙醇聚氧乙烯醚混合，并加入90.00g水使得其溶解，得到共聚单体混合物溶液；
(3)将上述共聚单体混合物溶液与过硫酸钾水溶液(其中，过硫酸钾3.00g，水30.00g)、磷酸三钠水溶液(其中，磷酸三钠1.30g，水30.00g)滴入100.00g水中进行反应，反应温度为80℃，滴加时间为3.0h，滴加完毕后保温1h，得共聚产物；
(4)将步骤(3)制得的共聚产物用碱调节pH至5～7，即得所述醚类保坍型聚羧酸减水剂。
实施例4
(1)将137.00g丙烯酸羟乙酯、50.00g邻苯二甲酸、50.00g间苯二乙酸、2.60g二苯胺混合，在氮气保护下，升温至60℃，加入3.50g质量分数为98％的浓硫酸，升温至105℃，保温反应3h，期间用抽真空或通氮气带水的方法除去水，反应结束后降至室温，得到含有酯化产物和未反应的丙烯酸羟乙酯的第一混合物；
(2)将5.00g步骤(1)制得的第一混合物、9.00g丙烯酸、2.00g马来酸酐、130.00g分子量为3000的异戊烯醇聚氧乙烯醚混合，并加入90.00g水使得其溶解，得到共聚单体混合物溶液；
(3)将上述共聚单体混合物溶液与双氧水水溶液(其中，双氧水1.00g，水20.00g)、吊白块水溶液(其中，吊白块0.60g，水20.00g)、异丙醇水溶液(其中，异丙醇2.00g，水20.00g)滴入100.00g水中进行反应，反应温度为50℃，滴加时间为2.5h，滴加完毕后保温1.5h，得共聚产物；
(4)将步骤(3)制得的共聚产物用碱调节pH至5～7，即得所述醚类保坍型聚羧酸减水剂。
实施例5
(1)将282.00g丙烯酸羟丙酯、100.00g对苯二甲酸、4.40g对苯二酚混合，在氮气保护下，升温至50℃，加入5.60g苯磺酸，升温至120℃，保温反应2h，期间用抽真空或通氮气带水的方法除去水，反应结束后降至室温，得到含有酯化产物和未反应的丙烯酸羟丙酯的第一混合物；
(2)将5.00g步骤(1)制得的第一混合物、9.30g丙烯酸、115.00g分子量为3000的异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚混合，并加入90.00g水使得其溶解，得到共聚单体混合物溶液；
(3)将上述共聚单体混合物溶液与偶氮二异丁基脒盐酸盐水溶液(其中偶氮二异丁基脒盐酸盐0.80g，水30.00g)、十二硫醇水溶液(其中，十二硫醇1.50g，水30.00g)滴入100.00g水中进行反应，反应温度为40℃，滴加时间为3.0h，滴加完毕后保温3.0h，得共聚产物；
(4)将步骤(3)制得的共聚产物用碱调节pH至5～7，即得所述醚类保坍型聚羧酸减水剂。
对实施例1到实施例5所制得的醚类保坍型聚羧酸减水剂进行测试，所用水泥为华润P.O 42.5普通硅酸盐水泥。按照GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》对所得保坍型聚羧酸减水剂进行水泥净浆流动度测试，W/C＝0.29，折固掺量为0.15wt％时(相对于水泥用量)，净浆流动度均大于220mm，且1h后经时净浆流动度均大于200mm，且2h后经时净浆流动度均大于170mm；按照GB/T8076-2008《混凝土外加剂》对所得的醚类保坍型聚羧酸减水剂进行混凝土测试，折固掺量为0.15wt％时(相对于水泥用量)，减水率均高于40％，坍落度1h经时损失量均小于等于30mm，坍落度2h经时损失量均小于等于60mm。
本领域普通技术人员可知，本发明的技术参数和原料组分在下述范围内变化时，仍能够得到与上述实施例相同或相近的技术效果，仍属与本发明的保护范围：
一种醚类保坍型聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将分子量≤200的不饱和羧酸羟基酯、分子量≤300的苯二烷基羧酸、阻聚剂混合，在氮气保护下，升温至40～60℃，再加入催化剂，升温至100～140℃，保温反应0.5～3h，期间用抽真空或通氮气带水的方法除去水，反应结束后降至室温，得到含有酯化产物和未反应的不饱和羧酸羟基酯的第一混合物，不饱和羧酸羟基酯与苯二烷基羧酸的摩尔比为1.5～6:1，催化剂的用量为不饱和羧酸羟基酯与苯二烷基羧酸总质量的0.5％～5.0％，阻聚剂用量为不饱和羧酸羟基酯与苯二烷基羧酸总质量的0.5％～5.0％；优选的，将分子量≤150的不饱和羧酸羟基酯、分子量≤250的苯二烷基羧酸、阻聚剂混合，在氮气保护下，升温至50～60℃，再加入催化剂，升温至105～130℃，保温反应1～3h，期间用抽真空或通氮气带水的方法除去水，反应结束后降至室温，得到含有酯化产物和未反应的不饱和羧酸羟基酯的第一混合物，不饱和羧酸羟基酯与苯二烷基羧酸的摩尔比为1.5～5:1，催化剂的用量为不饱和羧酸羟基酯与苯二烷基羧酸总质量的0.5％～4.0％，阻聚剂用量为不饱和羧酸羟基酯与苯二烷基羧酸总质量的0.5％～4.0％。
(2)将步骤(1)制得的第一混合物、不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酐、分子量600～5000的醚类单体以1:1～5:12～60的质量比混合，并加入水使得其溶解，得到共聚单体混合物溶液；优选的，将步骤(1)制得的第一混合物、不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酐、分子量600～5000的醚类单体以1:1～4:15～50的质量比混合，并加入水使得其溶解，得到共聚单体混合物溶液。
(3)将上述共聚单体混合物溶液与引发剂水溶液及分子量调节剂水溶液滴入水中进行反应，反应温度为10～80℃，滴加时间为0.25～6.0h，滴加完毕后保温0～3.0h，得共聚产物；该步骤和步骤(2)所用水的总量使得该共聚产物的质量浓度为20～80％，引发剂的用量为共聚单体混合物溶液中溶质的总质量的0.5～3.0％，分子量调节剂的用量为共聚单体混合物溶液中溶质的总质量的0.2～3.0％；优选的，将上述共聚单体混合物溶液与引发剂水溶液及分子量调节剂水溶液滴入水中进行反应，反应温度为10～70℃，滴加时间为0.25～5.0h，滴加完毕后保温0～3.0h，得共聚产物；该步骤和步骤(2)所用水的总量使得该共聚产物的质量浓度为20～70％，引发剂的用量为共聚单体混合物溶液中溶质的总质量的0.5～2.0％，所述分子量调节剂的用量为共聚单体混合物溶液中溶质的总质量的0.2～2.0％。
(4)将步骤(3)制得的共聚产物用碱调节pH至5～7，即得所述醚类保坍型聚羧酸减水剂。
所述不饱和羧酸羟基酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。
所述苯二烷基羧酸为对苯二甲酸、对苯二乙酸、对苯二丙酸、间苯二甲酸、间苯二乙酸、间苯二丙酸、邻苯二甲酸、邻苯二乙酸和邻苯二丙酸的至少一种。
所述催化剂为乙基磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸和98％的浓硫酸中的至少一种。
所述阻聚剂为对苯二酚、吩噻嗪和二苯胺中的至少一种。
所述不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酐为丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸酐中的至少一种。
所述醚类单体为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烯丙醇聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚中、4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚、4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯聚氧丙烯醚的至少一种。
所述引发剂为水溶性无机过氧类引发剂、水溶性氧化还原引发体系或水溶性偶氮引发剂。优选的，所述水溶性无机过氧类引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种，所述水溶性氧化还原引发体系为双氧水-吊白块、双氧水-抗坏血酸和过硫酸盐-亚硫酸氢钠中的至少一种，所述水溶性偶氮引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸和偶氮二异丙基咪唑啉中的至少一种。
所述分子量调节剂为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基乙醇、异丙醇、磷酸三钠、甲酸钠、乙酸钠和十二硫醇中的至少一种。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。