降粘型聚羧酸减水剂及其高效制备方法技术

本发明专利技术属于建筑材料，特别是混凝土外加剂领域，具体涉及降粘型聚羧酸减水剂及其高效制备方法；降粘型聚羧酸减水剂，由以下原料制备而得：乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚大单体、不饱和羧酸小单体、丙烯基苯基醚或丙烯基苯乙基醚小单体、氧化剂、还原剂、链转移剂、氢氧化钠。该方法用乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚大单体(EPEG)、不饱和羧酸小单体、丙烯基苯基醚或丙烯基苯乙基醚小单体通过自由基聚合得到三元共聚物，并控制其重均分子量不超过40000。

Viscosity-reducing Polycarboxylic Water Reducer and its efficient preparation method

【技术实现步骤摘要】
降粘型聚羧酸减水剂及其高效制备方法
本专利技术属于建筑材料，特别是混凝土外加剂领域，具体涉及降粘型聚羧酸减水剂及其高效制备方法。
技术介绍
随着建筑技术的快速发展，建筑物越来越趋向于高层化、大型化、复杂化发展，高性能混凝土正以强度高、整体性好、自重小的独特优势被广泛采用，尤其在桥梁工程，大型超高层建筑中得到了大量的应用。同时在节能环保、可持续发展、环境条件的适应性等方面都有明显效益，高性能混凝土成为当代混凝土技术发展的必然趋势。高性能混凝土较低水胶比使混凝土单位体积内的水减少，水泥等固体颗粒体积增加，导致颗粒间距较小、颗粒摩擦等作用加强，宏观上表现为混凝土粘度大，流动速度慢，不易泵送，浇筑不易密实，严重制约了高性能混凝土在超高层泵送中的应用。同时，由于建筑材料的不断开采，建筑用砂越来越匮乏，机制砂正逐步取代天然河砂，机制砂粉含量较高，粒型没有天然河砂圆润，这都导致混凝土粘度大，流动性差。这些因素已严重制约着高性能混凝土的推广应用，目前降低高性能混凝土粘度的主要方法是掺入一些级配良好的粉煤灰、微珠、硅灰等矿物掺合料，但是这类材料普遍价格昂贵，经济性较差，开发一种具有降粘功能的减水剂具有十分重要的意义。聚羧酸减水剂是最新一代的混凝土外加剂，具有优异的减水率、良好的水泥适应性等特点，同时，聚羧酸减水剂的生产过程中无工艺性废水产生，属于绿色环保型材料。聚羧酸减水剂已被广泛应用于高性能混凝土中。但是，普通的聚羧酸减水剂对混凝土粘度的改善有限，有的甚至会增大混凝土粘度，因此亟需开发一种能明显降低混凝土粘度的聚羧酸减水剂。现阶段降粘型聚羧酸的合成一般是在其分子结构中引入磷酸基团或使用改性大单体，磷酸基团的引入需要经过多部合成才能实现，大单体的改性也较为复杂，导致降粘聚羧酸的合成工艺复杂。另一方面，现阶段聚羧酸减水剂的合成时间较长，一般为3-4h,合成工艺复杂，缩短聚羧酸的合成时间，提高生产效率也是聚羧酸生产厂家追求的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种降粘型聚羧酸减水剂及其高效制备方法，解决上述技术中出现的问题。该方法用乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚大单体(EPEG)、不饱和羧酸小单体、丙烯基苯基醚或丙烯基苯乙基醚小单体通过自由基聚合得到三元共聚物，并控制其重均分子量不超过40000。本专利技术解决上述问题采用的方案为：一种降粘型聚羧酸减水剂，由以下原料制备而得：乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚大单体、不饱和羧酸小单体、丙烯基苯基醚或丙烯基苯乙基醚小单体、氧化剂、还原剂、链转移剂、氢氧化钠。进一步，其制备原料包括如下质量份数的组分：乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚大单体400-450份，不饱和羧酸小单体30-70份，丙烯基苯基醚类小单体25-55份，氧化剂3-5份，还原剂0.5-1.5份，链转移剂3-5份，氢氧化钠15-35份。进一步，所述乙烯基乙二醇聚氧乙烯醚分子量为2000-4000。进一步，所述不饱和羧酸小单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸中的一种或几种。进一步，所属氧化剂为双氧水、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或几种。进一步，所述还原剂为维C、次硫酸氢钠甲醛、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁中的一种或几种。进一步，所述链转移剂为巯基丙酸、巯基乙酸、巯基丙醇中的一种或几种。进一步，合成的聚羧酸减水剂重均分子量不超过40000。一种降粘型聚羧酸减水剂的高效制备方法，包括下列步骤：步骤1)配制A液和B液，A液为不饱和羧酸水溶液，B液为还原剂和链转移剂混合水溶液；步骤2)将不饱和聚醚大单体和水以质量比1.1：1-1.5:1加入反应釜，搅拌溶解；步骤3)将丙烯基苯基醚或丙烯基苯乙基醚和10％的A液加入反应釜；步骤4)控制聚醚溶液温度在5℃-25℃，向反应釜加入氧化剂；步骤5)加入氧化剂3-5min后，同时滴加其余90％A液和B液，A液滴加30-60min，B液滴加时间比A液多10min；整个反应过程水浴控温，温度不超过35℃；步骤6)滴加完熟化20min，加入氢氧化钠，调整pH。本专利技术有益的技术效果是：本专利技术利用乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚单体独特的分子结构，加入了烯丙基苯基醚单体或烯丙基苯乙基单体降低聚羧酸的亲水性，并用链转移剂控制其分子量不超过40000得到了一种明显降低混凝土粘度的聚羧酸分子。制备工艺上利用单体的高活性，调节各物料用量得到了一种快速高效合成该聚羧酸的方法，整个合成过程仅需要1-1.5h，无需加热，合成方法简单高效。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1将30g丙烯酸与60g水混合得到A液。将0.6g维C和4g巯基丙酸与75.4g水混合得到B液。将分子量2400的乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚450g和300g水加入四口瓶反应釜中搅拌溶解，加入30g烯丙基苯基醚和9g的A液，将聚醚溶液温度控制在25℃以内。向反应釜中加入4g质量分数为30％的双氧水。同时滴加剩余A液和B液，A液滴加30min，B液滴加40min，滴加过程水浴控温不超过35℃。滴加完毕后熟化20min，之后加入15g氢氧化钠调节PH，加入水调节固含量，即得到一种重均分子量在35000左右的具有良好降粘效果的聚羧酸减水剂。实施例2将50g马来酸酐与40g水混合得到A液，将1.0g次硫酸氢钠甲醛、3.0g巯基乙酸与76g水混合得到B液。将分子量3000的乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚430g和370g水加入四口瓶反应釜中搅拌溶解，加入50g烯丙基苯乙基醚和9g的A液，将聚醚溶液温度控制在25℃以内。向反应釜中加入3g过硫酸铵。同时滴加剩余A液和B液，A液滴加60min，B液滴加70min，滴加过程水浴控温不超过35℃。滴加完毕后熟化20min，之后加入20g氢氧化钠调节PH，加入水调节固含量，即得到一种重均分子量在32000左右的具有良好降粘效果的聚羧酸减水剂。实施例3将70g衣康酸与20g水混合得到A液，将0.8g硫代硫酸钠、3g巯基乙醇与76.2g水混合得到B液。将分子量3500的乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚400g和350g水加入四口瓶反应釜中搅拌溶解，加入35g烯丙基苯基醚和9g的A液，将聚醚溶液温度控制在25℃以内。向反应釜中加入3g过硫酸钾。同时滴加剩余A液和B液，A液滴加60min，B液滴加70min，滴加过程水浴控温不超过35℃。滴加完毕后熟化20min，之后加入25g氢氧化钠调节PH，加入水调节固含量，即得到一种重均分子量在35000左右的具有良好降粘效果的聚羧酸减水剂。对比例1对比例1将实施例1中大单体乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚替换成异丁烯醇聚氧乙烯醚，其它条件不变。对比例2对比例2将实施例1中小单体烯丙基苯乙基醚替换成亲水性好的丙烯酸羟乙酯，其它条件不变。对比例3对比例3将实施例1中巯基乙醇用量降低为2.5g,其它条件不变，合成出的聚羧酸重均分子量为44000。将实施例合成得到的降粘型聚羧酸减水剂样品与减水性能相近的市售聚羧酸系减水剂以及对比例合成的聚羧酸减水剂进行性能检测，根据GB8076-2008《混凝土外加剂》和JGJ281-2012《高强混凝土应用技术规程》，检测其混凝土初始扩展度以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于，该聚羧酸减水剂由以下原料制备而得：乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚大单体、不饱和羧酸小单体、丙烯基苯基醚或丙烯基苯乙基醚小单体、氧化剂、还原剂、链转移剂、氢氧化钠。

【技术特征摘要】
1.一种降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于，该聚羧酸减水剂由以下原料制备而得：乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚大单体、不饱和羧酸小单体、丙烯基苯基醚或丙烯基苯乙基醚小单体、氧化剂、还原剂、链转移剂、氢氧化钠。2.如权利要求1所述的一种降粘型聚羧酸，其特征在于，其制备原料包括如下质量份数的组分：乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚大单体400-450份，不饱和羧酸小单体30-70份，烯丙基苯基醚类小单体25-55份，氧化剂3-5份，还原剂0.5-1.5份，链转移剂3-5份，氢氧化钠15-35份。3.根据权利要求1所述的降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述乙烯基乙二醇聚氧乙烯醚分子量为2000-4000。4.根据权利要求1所述的降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述不饱和羧酸小单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的降粘型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述的氧化剂为双氧水、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的降粘型聚羧酸减水剂，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：马敏超，陈玉超，陈绍伟，饶烨，梁丽敏，段志莹，余永益，李震，杨学伟，薛可可，刘子泰，马艳梅，陈虹锦，罗恩旭，项家欢，
申请(专利权)人：云南建投高分子材料有限公司，云南建投绿色高性能混凝土股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53