低聚糖接枝改性聚羧酸高效减水剂及其制备方法技术

低聚糖接枝改性聚羧酸高效减水剂，其特征在于它的化学结构通式表达为：　　　　＊＊＊　　　　其中，Ｒ为Ｈ或ＣＨ↓［３］；　　　　Ｍ为Ｎａ↑［＋］或ＮＨ↓［４］↑［＋］；　　　　Ｓ为低聚糖分子结构；　　　　Ｘ为酯基或醚键；　　　　ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｎ均为整数。

Oligosaccharide grafted modified polycarboxylic acid high-efficiency water reducing agent and preparation method thereof

Oligosaccharide grafted polycarboxylate superplasticizer, which is characterized in that the chemical formula of its expression is: * * * R, H or CH: 3; M = Na + NH, or down 4 arrows, S +; oligosaccharide molecular structure; X ester a, B or ether bond; and C, D, e and n are integers.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于混凝土外加剂
，具体涉及一种聚羧酸高效减水剂及其制备 方法。减水剂是现代高性能混凝土的关键技术，它不仅能够影响混凝土在新拌阶段的 工作性，而且能与水泥水化产物作用，从微观、亚微观层次上对混凝土体结构进行 改善，从而满足混凝土在施工性能、物理力学性能等方面的要求。因此减水剂的使 用是提高混凝土强度、改善性能、节约水泥用量及节省能耗等方面的有效措施。有 人将减水剂对混凝土的改性及改进工艺等方面的成果归纳为水泥应用科学技术发 展史上的第三次重大突破，由此可见减水剂在混凝土工业中的重要地位。聚羧酸高效减水剂最早由日本开始研究，因其具有诸多优点而被国际混凝土学 界誉为第三代减水剂产品。目前，聚羧酸高效减水剂在日本、欧美等已得到了广泛 的应用。国内近十多年来，对聚羧酸高效减水剂的研究无论是从原材料选择、生产 工艺或是提高性能方面都起步较晚，从国内公开发表的相关学术论文和研究文献来 看，国内对聚羧酸高效减水剂产品的研发大多处于实验室研制阶段，真正形成产品 的厂家还不多，远不能满足国内对高性能混凝土的需求。从目前国内外的相关文献来看，生产聚羧酸高效减水剂的原料主要有三类不 饱和羧酸(不饱和酸酐/酯)、烯基磺酸盐和聚氧乙烯基单体。其品种和性能受到一 定限制。本专利技术的目的在于提供一种成本低、性能优良的低聚糖接枝改性聚羧酸高效减 水剂及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是低聚糖接枝改性聚羧酸高效减水剂， 其特征在于它的化学结构通式表达为
技术介绍

技术实现思路
R为H或CH3;M为Na+或NH/;S为低聚糖分子结构(如蔗糖、低聚木糖等)； X为酯基(一C0—0—)或醚键(一0—); a、 b、 c、 d、 e、 n均为整数。 上述低聚糖接枝改性聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1) 功能性侧链接枝{本步骤目的是在低聚糖分子，甲氧基聚乙二醇或聚乙二 醇中引入可聚合双键};将下列3种原料(1)低聚糖、(2)甲氧基聚乙二醇或聚乙二醇、(3)不饱和 羧酸或不饱和酸酐加入反应器中，以对甲苯磺酸为催化剂，对苯二酚为阻聚剂，搅拌 加热至70 12(TC进行酯化反应，反应3 10小时后取样测定接枝率，达到40 90% 后，停止反应得到酯化产物(低聚糖-羧酸酯(PSE)和(甲氧基)聚乙二醇羧酸酯(PAE));其反应原料配比为低聚糖与甲氧基聚乙二醇或聚乙二醇的摩尔比为1: 1 1: 20;{低聚糖+}与的摩尔比为1:1 1:3;对甲苯磺酸为酯化反应原料总质量的1. 0 5. 0%;对苯二酚为酯化反应原料总质量的0. 02 0. 20%;所述的酯化反应原料为低聚糖++ ;2) 自由基共聚{本步骤是将含有不同亲水基团的可聚合单体以一定的配比进行共聚反应，得到接枝共聚物h在反应器中加入磺酸基单体、链转移剂和水，加热至60 9(TC，分别滴加下列 2种单体及引发剂(1)步骤l)的酯化产物、(2)不饱和羧酸或不饱和酸酐、(3) 引发剂过硫酸铵，在60 120min滴加完毕，反应4 7h后停止加热，得共聚产物；其反应原料配比为酯化产物与不饱和羧酸或不饱和酸酐的摩尔比为1:5 1:9; 酯化产物与磺酸基单体的摩尔比为1:1 1:5;过硫酸铵为(1)磺酸基单体、(2)不饱和羧酸或不饱和酸酐、(3)酯化产物 三种单体总质量的0. 3 6. 0%;链转移剂为(1)磺酸基单体、(2)不饱和羧酸或不饱和酸酐、(3)酯化产物 三种单体总质量的3. 0 10. 0%;水的加入量为(1)磺酸基单体、(2)不饱和羧酸或不饱和酸酐、(3)酯化产 物三种单体总质量的1 3倍；3) 中和后处理将步骤2)所得共聚产物冷却，加碱溶液调节pH至7 8，加 水稀释至质量分数为20%，即得低聚糖接枝改性聚羧酸高效减水剂产品。所述的低聚糖为由2 10单糖结构单元以糖苷键连接而成。可使用蔗糖(二糖)、 低聚果糖、低聚麦芽糖、低聚木糖或者由淀粉水解成的低聚糖的混合糖以及上述低聚 糖的混合糖。所述的不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸。所述的磺酸基单体为甲基丙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠。所述的链转移剂为异丙醇。本专利技术的有益效果是-1、 提供了一种新的制备聚羧酸高效减水剂的原料来源引入天然可降解的低聚 糖原料(部分取代石油化工原料)，其原料来源广泛，并且可降低生产成本，同时兼 具有一定的绿色环保功能。2、 性能优良、稳定在于减水剂结构中引入了原料来源广泛的低聚糖结构单元， 糖类结构中的多羟基能与水泥水化物表面的O和体系中的水形成氢键，这样就在水泥 水化物的表面包覆了一层水膜，能起到润湿、润滑作用。另外，低聚糖与水化物络合 包覆后，也可以有效的抑制水泥矿物的水化速度，起到良好的缓凝保坍作用。3、 工艺简单，反应条件易控制。 具体实施例方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的 内容不仅仅局限于下面的实施例。 实施例1:将分子量为1000的聚乙二醇100. 0g，蔗糖8.55g，催化剂对甲苯磺酸1.62g(原 料总质量的1.5%)，阻聚剂对苯二酚0. llg(原料总质量的0. 1%)加入四口烧瓶，搅拌 加热升温，升温至90 10(TC时将丙烯酸13. 53g由一滴液漏斗滴加，反应9±0. 5h 后取样测酯化率，停止反应，得到酯化产物。在反应器中加入甲基丙烯磺酸钠35. 55g和链转移剂异丙醇9. 50g以及167. 33g 的蒸馏水，加热至60-90°C,分别滴加酯化产物、29. 70g丙烯酸、5. 62g过硫酸铵溶 于20g水得到的引发剂水溶液，在60 120min滴加完毕，反应5±0. 5h后，冷却， 用质量浓度为40。/。NaOH溶液调pH值至7 8;加水稀释至质量分数为20%，即得低聚 糖接枝改性聚羧酸高效减水剂产品。实施例2:将分子量为1000的聚乙二醇100. Og，蔗糖4. 28g，催化剂对甲苯磺酸1. 56g(原 料总质量的1.5%)，阻聚剂对苯二酚0. 10g(原料总质量的0. 1%)加入四口烧瓶，搅拌 加热升温，升温至90 10(TC时将丙烯酸12. 16g由一滴液漏斗滴加，反应9±0. 5h 后取样测酯化率，停止反应，得到酯化产物。在反应器中加入甲基丙烯磺酸钠37. 33g和链转移剂异丙醇6.0g以及354. 02g 的蒸馏水，加热至60-9CTC，分别滴加酯化产物、33.24g丙烯酸、5. 61g过硫酸铵溶 于20g水得到的引发剂水溶液，在60 120min滴加完毕，反应5±0. 5h后，冷却，用质量浓度为40%NaOH溶液调pH值至7 8;加水稀释至质量分数为20%,即得低聚 糖接枝改性聚羧酸高效减水剂产品。 实施例3:将分子量为800的聚乙二醇80.0g，蔗糖8. 55g，催化剂对甲苯磺酸1. 33g (原料 总质量的1.5%)，阻聚剂对苯二酚0.09g(原料总质量的0. 1%)加入四口烧瓶，搅拌加 热升温，升温至90 10(TC时将丙烯酸13. 5g由一滴液漏斗滴加，反应9土0.5h后取 样测酯化率，停止反应，得到酯化产物。在反应器中加入甲基丙烯磺酸钠40. 59g和链转移剂异丙醇9. 50g以及158. 49g 的蒸馏水，加热至60-90°C，分别滴加酯化产物、35.85g丙烯酸、5. 本文档来自技高网...

【技术保护点】
低聚糖接枝改性聚羧酸高效减水剂，其特征在于它的化学结构通式表达为：＊＊＊其中，Ｒ为Ｈ或ＣＨ↓［３］；Ｍ为Ｎａ↑［＋］或ＮＨ↓［４］↑［＋］；Ｓ为低聚糖分子结构；Ｘ为酯基或醚键；ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｎ均为整数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷家珩，刘勇，郭丽萍，巫辉，雷刚，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83