一种改性羧酸系减水剂的制备方法
【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种改性羧酸系减水剂的制备方法，属于减水剂技术领域。
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【背景技术】
[0004] 混凝土减水剂是指在保持混凝土拌合物和易性一定的条件下，具有减水和增强作 用的外加剂，又称为"塑化剂"，高效减水剂又称为"超塑化剂"。减水剂多属于表面活性剂， 它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成；当水泥加水拌合形成水泥浆的过程中，水泥 颗粒把一部分水包裹在颗粒之间而形成絮凝状结构，水的作用不能充分发挥；掺入减水剂 后，表面活性剂在水泥颗粒表面作定向排列使水泥颗粒表面带有同种电荷，这种排斥力远 远大于水泥颗粒之间的分子引力，使水泥颗粒分散，絮凝状结构中的水分释放出来，混凝土 拌合用水的作用得到充分的发挥，拌合物的流动性明显提高；表面活性剂的极性基与水分 子产生缔合作用，使水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，阻止了水泥颗粒之间直接接触，起 到润滑作用，改善了拌合物的流动性。 功能聚羧酸系减水剂发展较为迅速，通过改变聚羧酸分子中的主链、枝链和羧基的化 学结构，聚羧酸系高效减水剂已具有保坍、控制凝结、减缩等多种功能。对聚羧酸系高效减 水剂的化学结构改变的研究包括电荷密度分化、枝链长度、主链长度、主链聚合度和官能 团的组成等。近几年正在研究的多功能聚羧酸系减水剂有保坍型聚羧酸减水剂、低粘度聚 羧酸减水剂、抗硫酸盐干扰的聚羧酸减水剂、用于快硬水泥的聚羧酸减水剂、减缩型聚羧酸 减水剂等。美国专利US20050124737A1报道了一种多功能混凝土外加剂，主要组分有马来 酸酐、烯丙基醚单体、聚亚烷基二醇单烷基醚以及有机磷等。加入该外加剂使得混凝土具 有优异的流动性、良好的早期强度、较低的减缩率、良好的抗冻融性以及较低的碳化速度。 CN102153711B公开一种缓凝型聚羧酸减水剂的制备方法。其内容是将烯丙基磺酸盐类单 体、丙烯酸类单体、甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯大单体和马来酸酐接枝β-环糊精大单 体通过自由基共聚反应得到一种缓凝型聚羧酸减水剂。本发明方法的创新之处在于在聚羧 酸主链上引入β-环糊精侧链，使所得的聚羧酸盐减水剂具有较好的缓凝性能、微引气性 能及更好的流动性能。CN101580353B涉及一种超支化型聚羧酸盐高效减水剂及其制备方 法，所述的减水剂由丙烯酸叔丁酯和甲基丙烯酸叔丁酯中的一种与甲基丙烯磺酸钠、烯丙 基聚氧乙烯醚聚合成共聚物主链，再由丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种与乙二胺缩聚成超支 化聚酰胺结构接枝到主链两端而成。但是上述的聚羧酸系减水剂仍然存在着保坍效果不高 的问题。
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【发明内容】
[0006] 本发明的目的是：提供一种保坍效果好的改性羧酸系元醇减水剂。
[0007] 技术方案： 一种改性聚醚多元醇减水剂的制备方法，包括如下步骤： 第1步、按重量份计，将丙烯酰胺5~8份、木质素磺酸钠15~30份、马来酸酐20~40 份、甲基丙烯酸3~5份、衣康酸二丁酯3~6份、马来酸二丁酯3~5份、硅烷偶联剂4~ 6份、催化剂2~4份，加入带有水浴的反应容器中；再向反应容器中加入去离子水70~80 份，然后向反应容器中通惰性气体除氧并进行搅拌反应； 第2步、向第1步得到的混合物中加入异戊烯聚氧乙烯基醚30~50份、顺丁烯二酸酐 3~5份、甲基丙稀酸环己酯4~6份，丙稀酸5~10份、马来酸酐10~15份、甲基丙稀 磺酸钠8~15份和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯5~10份、偶氮类引发剂5~10份，然后继 续通惰性气体，在搅拌下开始反应，结束后停止搅拌并且停止通惰性气体；反应结束后保温 4~6小时； 第3步、用碱性溶液调节pH值为6~8,出料即得所需产物。
[0008] 所述的第1步中，催化剂优选为浓硫酸或对甲苯磺酸。
[0009] 所述的第1步中，硅烷偶联剂是KH-550、KH-560或者KH-570。
[0010] 所述的第1步中，反应温度是80~90°C;反应时间为2~7h。
[0011] 所述的第2步中，所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐 酸盐、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二环己基甲 腈、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈和偶氮二异庚腈 中的一种或多种。
[0012] 所述的第2步中，反应温度60~70°C，反应时间4~8小时。
[0013] 所述的第3步中，碱性溶液是指氢氧化钠水溶液，质量百分比浓度为10%~60%。
[0014] 所述惰性气体选自氮气、氦气。
[0015] 有益效果 本发明通过对聚合单体的合理选择，使聚羧酸主分子被修饰，主链由马来酸酐、异戊 烯聚氧乙烯基醚、丙烯酸构成，侧链由甲基丙烯磺酸基、衣康酸二丁酯、甲基丙烯酸二甲氨 基乙酯构成。当聚合物分子吸附在水泥颗粒上时，亲水性的甲基丙烯磺酸基在液相中产生 空间位阻效应而保持流动性。聚合物分子量中引入了衣康酸二丁酯，这种交联结构会在 水-水泥体系的碱性条件下对水泥颗粒可以进行较好的包裹，提高分散性。
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【具体实施方式】
[0017] 实施例1 减水剂的制备方法： 第1步、按重量份计，将丙烯酰胺5份、木质素磺酸钠15份、马来酸酐20份、甲基丙烯酸 3份、衣康酸二丁酯3份、马来酸二丁酯3份、KH-550硅烷偶联剂4份、催化剂浓硫酸2份， 加入带有水浴的反应容器中；再向反应容器中加入去离子水70份，然后向反应容器中通氮 气除氧并进行搅拌反应，反应温度是80°C;反应时间为2h; 第2步、按重量份计，向第1步得到的混合物中加入异戊烯聚氧乙烯基醚30份、顺丁烯 二酸酐3份、甲基丙烯酸环己酯4份，丙烯酸5份、马来酸酐10份、甲基丙烯磺酸钠8份和 甲基丙烯酸二甲氨基乙酯5份、偶氮二异丁酸二甲酯引发剂5份，然后继续通氮气，在搅拌 下开始反应，反应温度60°C，反应时间4小时，结束后停止搅拌并且停止通氮气；反应结束 后保温4小时， 第3步、用10wt%氢氧化钠水溶液调节pH值为6,出料即得所需产物。
[0018] 实施例2 第1步、按重量份计，将丙烯酰胺8份、木质素磺酸钠30份、马来酸酐40份、甲基丙烯酸 5份、衣康酸二丁酯6份、马来酸二丁酯5份、KH-550硅烷偶联剂6份、催化剂浓硫酸4份， 加入带有水浴的反应容器中；再向反应容器中加入去离子水80份，然后向反应容器中通氮 气除氧并进行搅拌反应，反应温度是90°C;反应时间为7h; 第2步、按重量份计，向第1步得到的混合物中加入异戊烯聚氧乙烯基醚50份、顺丁烯 二酸酐5份、甲基丙烯酸环己酯6份，丙烯酸10份、马来酸酐15份、甲基丙烯磺酸钠15份 和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯10份、偶氮二异丁酸二甲酯引发剂10份，然后继续通氮气，在 搅拌下开始反应，反应温度70°C，反应时间8小时，结束后停止搅拌并且停止通氮气；反应 结束后保温6小时， 第3步、用10wt%氢氧化钠水溶液调节pH值为8,出料即得所需产物。
[0019] 实施例3 第1步、按重量份计，将丙烯酰胺6份、木质素磺酸钠20份、马来酸酐30份、甲基丙烯酸 4份、衣康酸二丁酯5份、马来酸二丁酯4份、KH-550硅烷偶联剂5份、催化剂浓硫酸3份， 加入带有水浴的反应容器中；再向反应容器中加入去离子水75份，然后向反应容器中通氮 气除氧并进行搅拌反应，反应温度是85°C;反应时间为5h; 第2步、按重量份计，向第1步得到的混合物中加入异戊烯聚氧乙烯基醚40份、顺丁烯 二酸酐4份、甲基