一种新型高强节能型聚羧酸减水剂及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种新型高强节能型聚羧酸减水剂及其制备方法。所述聚羧酸减水剂所使用原料各组分的重量百分比为：端烯基烷撑聚氧乙烯醚：2-12%；顺丁烯二酸酐：0.5-8%；过硫酸铵与亚硫酸氢钠：2-8%；甲基丙烯酸:4-15%；巯基乙酸:1-10%；维生素C:0.2-3.0%；甲基丙烯酰胺:0.5-5%；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸钠:1.5-8%；氢氧化钠:0.1-4%；水:55-88.2%；所述聚羧酸减水剂按下列步骤进行：1、溶液配制；2、设备加水、搅拌；3、滴加配制溶液；4、保温、反应；5、获得成品。本发明合成的聚羧酸减水剂具有很好的工作性能，在较小的掺量下，具有好的分散性和保塑性，减水率高，早期强度发展快，后期强度高，具有明显的高强性能。
【专利说明】一种新型高强节能型聚羧酸减水剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到化工建材领域，特别涉及到一种新型高强节能型聚羧酸减水剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚羧酸减水剂可以用来配制高强混凝土，节约水泥用量，使混凝土具有较好的分散性与分散保持性，得到了广泛的应用与发展，已成为混凝土减水剂市场的主流产品。聚羧酸高效减水剂具有低掺量，高减水率，低坍落度损失，提高混凝土的工作性，较好的满足工程施工要求等特点，已成为提高混凝土高性能的外加剂，也是目前外加剂产品中的研究热点。如许永东，赵秋勇，陈小平，黄秀丽.马来等发表的酸酐类聚羧酸减水剂研究现状及展望[J].混凝土，2013 (5):101-103 ;王友奎，赵帆，王洛礼等发表的低坍损聚羧酸系高效减水剂的合成[J].混凝土，2005 (9):79-82 ;房满满，西晓林，林东等发表的聚羧酸系高效减水剂的研究现状和应用前景[J].材料导报，2008等研究结果。商品混凝土是一种通过胶凝材料将集料与填料按一定比例混合后加水凝固硬化而具有胶结能力并具备一定强度的建筑材料，见刘岗发表的影响商品混凝土质量的原材料[J].辽宁建材，2010(3):37~38，随着高层建筑、高标准桥梁、高等级公路等一系列大型工程对混凝土的需求量增加，商品混凝土已经成为混凝土生产的一种主要形式，商品混凝土主要由水泥、掺合料、石、砂、水、外加剂等六种原材料组成，其中水泥是构成混凝土强度的基础，也是混凝土六种原材料中成本最高的一个，生产水泥带来的环境污染也最严重。然而现状商品混凝土中通常都存在20~30%的水泥由于没有水化而只起填充作用。
[0003]李祟智等发表的聚羧酸系混凝土减水剂结构与性能关系的试验研究[J]混凝土.2002，(4):3-5，该文研究用分子设计的理念是根据聚羧酸系减水剂的分子结构决定其性能的理论:聚羧酸减水剂分子中应该具有羟基、羧基、高密度磺酸基、酰胺基、醚基、非极性短主链、极性长侧链等活性基团。羟基和羧基具有缓凝作用，羟基的数目越多缓凝效果越明显，羧基和磺酸基为阴离子，具有减水作用和保塑作用；酰胺基具有引气作用、分散和缓凝作用；醚基具有一定的引气作用、分散和增稳作用；结合相应基团的对于减水剂的特性，该研究产品具有合适的支链长度，能使减水剂保持很好的流动性；且具有多支链的梳形结构，在以保证混凝土强度为基础的同时，具有高效减水率，又能更深层次的分散混凝土中的水泥颗粒并充分激发混凝土中只起填充作用的水泥的功效，减少混凝土中未水化的水泥组分，使单位混凝土中水泥用量大幅减低。从而大幅度降低因生产水泥引起的环境污染，具有明显的节能环保作用。
[0004]端烯基烷撑聚氧乙烯醚为改性聚醚，见仲崇纲，刘兆滨，周立明，朱建民，李雪峰，范雷，董振鹏申请的一种端烯基烷撑双尾聚氧乙烯醚及其制备方法和应用.专利申请号:CN201010560149，其末端含有反应性双键，也是合成新一代聚羧酸系减水剂的重要原料，分子结构中含有两条双亲水性的聚氧乙烯链，在过氧化物、热、辐射等条件下，引发生成自由基，能与其它的不饱和单体发生自由基共聚合，形成不同结构、不同分子量的共聚物。作为聚羧酸减水剂的大分子单体合成的聚羧酸减水剂具有能更深层次的分散混凝土中的水泥颗粒并充分激发混凝土中只起填充作用的水泥的功效，减少混凝土中未水化的水泥组分，掺用该减水剂的混凝土具有早期强度发展快，后期强度高，并具有掺量低、减水率高、坍落度损失极小、体积稳定性好、对钢筋无锈蚀等特点，将成为新的研究热点。
[0005]2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸钠，该小分子单体同时含有酰胺基与磺酸基，参与聚合的形式多样，分子设计自有度高，利用该分子合成的减水剂具有优异的保坍性和超高的减水剂效果。见孙振平，吴小琴，杨辉等人申请的一种高减水率高坍落度保持性的聚羧酸减水剂、合成方法及使用方法.专利申请号:201110132868.3。
[0006]甲基丙烯酰胺是一种具有多功能的化工原料，作为可聚合的小分子单体合成聚羧酸减水剂具有优异的和易性、保坍性与黏聚性，是合成新一代聚羧酸减水剂的重要原料。
[0007]顺丁烯二酸酐是一种具有特殊功能的化工原料，易与烯类单体进行共聚反应、均聚反应，生成线型不饱和聚酯。作为可聚合的小分子单体合成聚羧酸减水剂，促使减水剂形成梳型结构，具有促进混凝土中水泥水化的功效，是合成聚羧酸减水剂的重要原料。见赵苏，吴娇颖，杨海峰等人申请的一种低引气缓凝型聚羧酸减水剂及制备方法.专利申请号:201110324015.X。
[0008]甲基丙烯酸是重要的有机化工原料和聚合物的中间体，作为可聚合的小分子单体合成聚羧酸减水剂的技术已经应用成熟。
[0009]上述各种化工原料作为聚羧酸减水剂的原料以成为新的研究热点。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种新型高强节能型聚羧酸系减水剂，本发明的另一目的是开发出这种减水剂的制备方法。
[0011]为实现上述目的，本发明的技术方案为:
一种新型高强节能型聚羧酸减水剂，所述聚羧酸减水剂具有下述结构通式的化合物:
【权利要求】
1.一种新型高强节能型聚羧酸减水剂，其特征在于:所述聚羧酸减水剂为具有下述结构通式的化合物:
2.一种新型高强节能型聚羧酸减水剂及其制备方法，其特征在于:所述聚羧酸减水剂所使用原料各组分的重量百分比为: 端烯基烷撑聚氧乙烯醚 2-12%; 顺丁烯二酸酐0.5-8% ； 过硫酸铵与亚硫酸氢钠2-8% ； 甲基丙烯酸4-15% ； 巯基乙酸1-10% ； 维生素C0.2-3% ； 甲基丙烯酰胺0.5-5% ； 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸钠1.5-8% ； 氢氧化钠0.1-4% ； 水55-88.2% ； 其中使用原料各组分的最佳重量百分比为:端烯基烷撑聚氧乙烯醚3-5%、顺丁烯二酸酐1.5-3%、过硫酸铵与亚硫酸氢钠1-2%、甲基丙烯酸6-8%、巯基乙酸2-3%、维生素C0.5-1%、甲基丙烯酰胺1.5-3%,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸钠2-4%、氢氧化钠0.5-1%,水 70-82%。
3.根据权利要求2所述的一种新型高强节能型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于:所述聚羧酸减水剂按下列步骤进行: (1)、将大分子单体端烯基烷撑聚氧乙烯醚的水加入至反应器中，所述的大分子单体端烯基烷撑聚氧乙烯醚与水投料重量比为1:4-5，反应温度为20-40°C，反应时间为5-20分钟； (2)、将顺丁烯二酸酐的水溶液加入反应器中，所述的顺丁烯二酸酐与水的投料重量比为1:5-10，顺丁烯二酸酐投料量与端烯基烷撑聚氧乙烯醚的重量比为1-2:10，反应温度为40-70°C，反应时间10-30分钟； (3)、将过硫酸铵与亚硫酸氢钠混合物的水溶液加入至反应器中，所述的过硫酸铵与亚硫酸氢钠的重量比为1:0.2-0.6，混合物的投料量与端烯基烷撑聚氧乙烯醚的重量比为5-8:100，滴加时间为1-1.5小时； (4)、将巯基乙酸、甲基丙烯酸和水的混合均匀的溶液滴加至反应器中，所述的甲基丙烯酸与巯基乙酸的投料重量比为1:0.75-1，混合物与水投料重量比为1:5-10，甲基丙烯酸的投料量与端烯基烷撑聚氧乙烯醚的重量比为1-1.6: 10，巯基乙酸投料量与端烯基烷撑聚氧乙烯醚的重量比为1-1.5:10，滴加时间为1.5-2.5小时； (5)、将维生素C和甲基丙烯酰胺的水溶液滴加至反应器中，所述的维生素C和甲基丙烯酰胺与水的重量比为1:5-10，维生素C与甲基丙烯酰胺的重量比为1:2-50，维生素C的投料量与端烯基烷撑聚氧乙烯醚的重量比为2-5:100，甲基丙烯酰胺的投料量与端烯基烷撑聚氧乙烯醚的重量比为1-2:10，滴加时间1-3小时； (6)、将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸钠的水溶液滴加至反应器中，所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸钠与水的重量比为1:5-10，2_丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸钠的投料量与端烯基烷撑聚氧乙烯醚的重量比为15-30:100，滴加时间为2-3小时，反应液温度为40-80°C，反应时间为3-5小时； (7)、调节反应液温度为35-50°C,加入氢氧化钠的水溶液,氢氧化钠与水重量比为1:40-60，氢氧化钠的投料量与端烯基烷撑聚氧乙烯醚重量比为1-4:100，调节反应液PH值在6.5-7.5之间，冷却得到聚羧酸减水剂产品。
【文档编号】C04B24/32GK104016616SQ201410285562
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】黄文明, 魏运权, 陈明中 申请人:湖北恒利建材科技有限公司