专利名称：一种聚羧酸系减水剂、其制备方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种聚羧酸系减水剂、其制备方法及应用，属于混凝土外加剂技术领域。
背景技术：
混凝土是世界上用量最大、应用最广泛的建筑材料。20世纪30年代以来，减水剂的出现和成功应用于混凝土领域，尤其是高效和高性能减水剂的出现，极大的推动了混凝土技术的发展，逐渐成为混凝土中，特别是现代混凝土中不可或缺的组分。虽然掺量少，却能在很大程度上改善混凝土的施工过程，提高混凝土材料的各项性能，降低成本等，被行业界称之为“工业味精”。减水剂经过70多年的发展，已经由以木质素磺酸盐为代表的第一代普通减水剂，萘系、氨基磺酸系和密胺系减水剂为代表的第二代高效减水剂，发展到以聚羧酸系减水剂为代表的高性能减水剂。聚羧酸系减水剂以其较大的分子设计自由度，可以根据需要制备出高保坍、高减水、早强、缓凝、引气、减缩等不同性能的减水剂产品，适宜配制高强、超高强、高流动性、高耐久性等性能的混凝土，得到了工程界的一致推崇，再加上其原料来源丰富，生产工艺绿色化，成为了减水剂的主要发展方向。
聚羧酸系减水剂自20世纪80年代研发成功以来，已经历酯型、醚型、酰胺/酰亚胺型、聚酰胺-聚乙烯乙二醇型等类型产品的发展。目前工业化生产和应用成熟的主要是酯型和醚型聚羧酸减水剂产品。酯型聚羧酸需要先合成酯大单体，再与共聚单体共聚制得， 虽然此类聚羧酸系减水剂性能优异，但酯化生产工艺复杂，酯化温度高，酯化时间长，反应过程中带水剂的使用和清除都将增大企业生产成本，产品性能受酯大单体的结构和纯度影响较大，限制了此类减水剂的工业化推广。醚型大单体制备工艺较为简单，产品性能稳定， 目前已有多家企业能提供各种结构和分子量的醚大单体，成本也逐渐降低，且醚大单体和共聚单体一步法合成聚羧酸系产品，工艺简单，过程“绿色”化，产品性能与酯类聚羧酸产品相似，是目前研究的热点。例如公开号为CN101955333，名称为《一种低掺量高减水率的聚羧酸系减水剂、合成方法及使用方法》的中国发明专利申请公开了由聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、2-甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠为主要聚合单体，通过过硫酸铵引发，在60-100°C的水溶液中聚合，得到的减水剂由于引入了高效减水的磺酸基，在低掺量下便具有较高的减水率，但合成中应用了制备工艺复杂的酯化大单体，使用氮气保护， 并没有采用合适的氧化还原体系，致使聚合反应温度高。公开号为CN102140019，名称为《一种聚羧酸系减水剂及其制备方法》的中国发明专利申请公开了通过醚大单体、烯酸类单体， 和马来酰胺聚合单体在氧化还原引发体系，50-90°C条件下聚合，利用马来酰胺酸的双羧基提高减水剂对水泥的吸附，得到一种坍落度保持好的减水剂，但聚合温度较高，且合成马来酰胺聚合单体工艺较为复杂。公开号为CN102010487，名称为《一种聚羧酸减水剂的制备方法》的中国发明专利申请公开了一种以聚乙二醇单甲醚(MPEG)和马来酸酐(MAH)为主要原料，通过酯化反应合成聚乙二醇单甲醚马来酸酐活性大单体(PAM)，再以PAM、甲基丙烯磺酸钠、衣康酸为主要原料，在过氧化氢和维生素C组成的引发体系中，30-50°C条件下三元共聚合成聚羧酸减水剂的方法，产品减水率高，保坍性好，但需要酯化步骤，工艺条件要求较高。以上方法虽然能够得到较为理想的产品，但是工艺复杂，要求较高，不利于工业生产。发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提出一种聚羧酸高性能减水剂、其制备方法及应用，保证产品质量的同时，优化生产工艺，成本较低，可适用于工业生产。
本发明通过以下技术方案解决技术问题一种聚羧酸系减水剂，包括按质量份计的以下组分甲基烯基聚氧乙烯醚大单体A 不饱和羧酸、酸酐或酯类单体B 不饱和磺酸或其盐类单体C 氧化剂还原剂链转移剂 40%氢氧化钠溶液水
其中，所述单体A的
权利要求
1. 一种聚羧酸系减水剂，包括按质量份计的以下组分甲基烯基聚氧乙烯醚大单体A100份不饱和羧酸、酸酐或酯类单体B4-20 份不饱和磺酸或其盐类单体C2-15 份氧化剂O. 5-5 份还原剂O. 008-0. 5 份链转移剂O. 05-1 份40%氢氧化钠溶液5-20 份水100-200 份。
2.根据权利要求I所述的聚羧酸系减水剂，其特征是CH1CM,，式中民为 I .或 I . ，R2为氢原子或碳原子数为C—C11|CH!1-5的烷基，m的重复单元数为15-80，所述单体A的重均分子量为600-3000 ;所述不饱和羧酸、酸酐或酯类单体B为丙烯酸、马来酸酐、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯中的至少一种；所述不饱和磺酸或其盐类单体C为乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(钠)中的至少一种。
3.根据权利要求I所述的聚羧酸系减水剂，其特征是所述氧化剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过氧化氢中的至少一种。
4.根据权利要求I所述的聚羧酸系减水剂，其特征是所述还原剂为亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、葡萄糖、维生素C、硫酸亚铁、雕白粉中的至少一种。
5.根据权利要求I所述的聚羧酸系减水剂，其特征是所述链转移剂为巯基乙酸、2-巯基丙酸、3-巯基丙酸、巯基乙醇中的至少一种。
6.根据权利要求I所述聚羧酸系减水剂的制备方法，包括以下步骤步骤一、将所述单体A按所述质量份加入反应釜中，加水并加热搅拌使其溶解；步骤二、将所述氧化剂与所述单体C按所述质量份加水溶解后，加入反应釜中；步骤三、在搅拌状态下，按所述质量份加入还原剂、所述单体B与链转移剂混合溶液，加入方式为将所述还原剂预先滴加至反应釜中，再开始滴加所述单体B与链转移剂混合溶液，并控制还原剂的滴加完毕时间晚于单体B与链转移剂混合溶液的滴加完毕时间； 步骤四、保温反应1-2小时；步骤五、按所述质量份加入40 %的氢氧化钠溶液，调节产物的PH值至6-7后，即得聚羧酸系减水剂。
7.根据权利要求6所述聚羧酸系减水剂的制备方法，其特征在于所述步骤三中，所述还原剂预先滴加的时间为15-45分钟，所述还原剂的滴加完毕时间晚于单体B与链转移剂混合溶液的滴加完毕时间15-40分钟。
8.根据权利要求6所述聚羧酸系减水剂的制备方法，其特征是所述步骤二至四中，温度为 20-40°C。
9.根据权利要求I所述的聚羧酸系减水剂的应用，其特征是应用于混凝土时的固掺量为混凝土中胶凝材料质量O. 05% -O. 3%。
10.根据权利要求9所述的聚羧酸系减水剂的应用，其特征是应用于混凝土时的固掺量为混凝土中胶凝材料质量的O. 08%-0. 18%。
全文摘要
本发明涉及一种聚羧酸系减水剂、其制备方法及应用，属于混凝土外加剂技术领域。本发明根据减水剂官能团理论和聚羧酸系减水剂分子设计理论，利用已工业化生产的性能较好的异丁烯醇聚醚或异戊烯醇聚醚作为单体A，以不饱和羧酸、酸酐或酯作为单体B，及不饱和磺酸或其盐类作为单体C，将单体A、B、C进行共聚，由于往减水剂分子结构中引入具有缓凝、保坍性作用的羧基或酯基、和具有高减水作用的磺酸基团，通过控制物料配比和加料方式，在氧化还原引发体系引发下，用一步法在水溶液中聚合制得一种具有高减水、高保坍作用的聚羧酸系减水剂产品，并选择合适的氧化还原体系使聚合反应在低温下得以进行，进一步降低了成本，可适用于工业生产。
文档编号C04B103/30GK102936109SQ201110405198
公开日2013年2月20日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者刘益军, 王万林, 章玲, 王高明, 郑春扬, 郭兆来 申请人:江苏奥莱特新材料有限公司