一种高适应性超缓释型聚羧酸保坍剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高适应性超缓释型聚羧酸保坍剂及其制备方法，包括如下步骤：(1)酯化：甲基丙烯酸、饱和酸和3‑双(2‑羟乙基)氨基‑2‑羟基丙磺酸在催化剂作用下，反应制得不饱和酯化小单体；(2)将4‑羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚作为大单体在复合光引发剂作用进行共聚反应；(3)将得到的共聚产物用氢氧化钠溶液中和，即得高适应性聚羧酸保坍剂。本发明专利技术制备的保坍剂，高温长时间下具有良好的坍落度保持能力，且具有一定的抗泥效果，对含泥的地材适应性较好。

【技术实现步骤摘要】
一种高适应性超缓释型聚羧酸保坍剂及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种高适应性超缓释型聚羧酸保坍剂及其制备方法。
技术介绍
聚羧酸系减水剂作为第三代新型高性能减水剂，具有减水率高、分子结构可设计、引气量小等优点，非常适用于配制高强、高性能混凝土，已受到市场广泛的认可，目前已经大量应用于核电、水利、桥梁、隧道等大型基础设施和其它大型工程。但由于受到温度变化、水泥变化及砂、石材料含泥量较高等因素的影响，使得聚羧酸减水剂在应用中出现了坍落度损失过快的问题，影响工程施工与质量。解决混凝土施工中坍落度损失过快的问题，可以采用如下几种方法：加入缓凝剂，采用多次添加减水剂法和采用后掺减水剂法。采用上述几种方法，虽然一定程度上可以解决坍落度损失的问题，但弊端也较多，如加入缓凝剂，会影响水泥的凝结时间，而采用多次添加和后掺减水剂的方法，对减水剂的掺量较难控制，容易超掺，导致混凝土泌水离析，从而影响工程质量。目前市场上最主要和最优的方法就是采用复配聚羧酸保坍剂的方法，既可以解决坍落度损失问题，又不会对混凝土的凝结时间和强度发展等方面带来负面影响。目前市场上现有的保坍剂在混凝土应用中，虽然可以改善混凝土保坍效果，但保坍性能不足，特别在地材含泥量高的情况下，提高保坍剂用量，保坍效果提升也不明显，显示为适应性较差，无法完全满足市场需求。因此开发一种高适应性、超缓释高保坍性能的保坍剂显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种高适应性超缓释型聚羧酸保坍剂。本专利技术的另一目的在于提供上述超缓释型聚羧酸保坍剂的制备方法。本专利技术的具体技术方案如下：(1)不饱和酯化小单体的制备：在常压条件下，将反应摩尔比为0.5～1.5:1.0～2:1的甲基丙烯酸、饱和酸、3-双(2-羟乙基)氨基-2-羟基丙磺酸(DIPSO)加入到反应器中，同时加入占甲基丙烯酸、饱和酸和DIPSO三种物料总量0.1％～0.2％的催化剂、0.05％～0.2％的阻聚剂和5％～15％的带水剂，进行酯化反应，酯化反应温度为100～130℃，反应时间为3～9小时，反应结束后降至室温，即得不饱和酯化小单体。(2)共聚反应：室温下，按重量份计，将1～4份乙烯基磷酸二乙酯、2～5份阳离子光引发剂A和适量水置于四口烧瓶中搅拌。将100份重均分子量为2000～4000的4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚和90～120份水混合得到大单体水溶液；将1～5份不饱和一元羧酸、1～8份不饱和羧酸羟烷基酯类单体、1～10份不饱和酯化小单体和25～35份水混合得到小单体水溶液；将0.3～1份链转移剂与25～35份水混合得到链转移剂水溶液；将四口烧瓶置于紫外光下照射，紫外光的波长为350～600mm，照射强度为50～110W/m2，在1～5小时内分别滴加完上述大单体水溶液、小单体水溶液和链转移剂水溶液。滴加结束后，继续反应0.5～2小时后，加入1～3份自由基光引发剂B，搅拌5～20分钟。(3)中和反应：将得到的共聚产物用氢氧化钠溶液中和至pH值为5～6，即得所述的高适应性聚羧酸保坍剂，其含固量为30％～50％。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述饱和酸为丙酸、丁酸和戊酸中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述阻聚剂为苄基三丁基氯化铵、三(N-亚硝基-N-苯基羟胺)铝和4-氧-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述催化剂为三氯化钛、对甲苯磺酸钠和硫酸氢钠中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述带水剂为石油醚、环己烷和甲苯中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述阳离子光引发剂A为2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5三嗪、2-(3,4-二甲氧基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、二苯基碘鎓三氟甲烷磺酸盐和二苯基碘鎓六氟砷酸盐中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述不饱和一元羧酸为丙烯酸和甲基丙烯酸中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述不饱和羧酸羟烷基酯类单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和丙烯酸羟丁酯中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述链转移剂为3-巯基乙酸-2-甲基己酯、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯和4-氰基-4-(苯基硫代甲酰硫基)戊酸中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述自由基聚合光引发剂B为4,4'-双(二甲氨基)二苯酮、2-(3,4-亚甲二氧苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2,2-二乙氧基苯乙酮和4,4'-二氯二苯甲酮的至少一种。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术通过3-双(2-羟乙基)氨基-2-羟基丙磺酸(DIPSO)与不饱和酸，饱和酸进行酯化，制备不饱和酯化小单体，其中DIPSO中带有磺酸根，可有效的降低混凝土溶液中硫酸根离子对其的影响，达到更好的材料适应性。另外，本专利技术采用具有高双键保留率，高活性的4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚作为大单体进行共聚反应，制得的保坍剂具有高保坍，抗泥等性能，对因砂石含泥量高而造成的混凝土坍损大的现象有良好的缓解作用，显示出良好的适应性。2)本专利技术制备的保坍剂会因为酯键在碱性环境中的逐渐水解而逐渐释放出对减水效果有贡献的羧酸基团，从而补偿了损失的减水率，达到保持坍落度的效果。另外，DIPSO带有三个羟基，酯化后参与聚合的不饱和酯化小单体带有三个酯基，比传统的丙烯酸单酯水解能够释放出更多的羧酸根离子，持续分散的效果更佳。3)本专利技术在合成中引入了磷酸酯基团，在磷酸酯基团缓慢水解中释放出磷酸基团，由于磷酸基团比水泥中的硫酸盐具有更好的吸附能力，可以使得聚羧酸减水剂性能不受硫酸盐的影响，缓慢释放后大大提高该聚羧酸减水剂的分散能力，显示为更好的保坍能力。4)本专利技术采用复合光引发剂，通过紫外灯光发射紫外光子，从而引发聚合反应，与常规的溶液聚合方法相比，具有产生自由基速度快，自由基在溶液中分布均匀，无需加热，分子量分布窄，转化率高，成本较低的优点，操作简便，易于工业化生产，有广泛应用前景。3、具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。实施例1(1)不饱和酯化小单体的制备：在常压条件下，将41份甲基丙烯酸、71份丙酸、130份3-双(2-羟乙基)氨基-2-羟基丙磺酸(DIPSO)加入到反应器中，同时加入0.25份三氯化钛、0.13份苄基三丁基氯化铵和13份的石油醚，进行酯化反应，酯化反应温度为100℃，反应时间为3小时，反应结束后降至室温，即得不饱和酯化小单体。(2)共聚反应：室温下，按重量份计，将1份乙烯基磷酸二乙酯、3份2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5三嗪和适量水置于四口烧瓶中搅拌。将100份重均分子量为2000的4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚和90份水混合得到大单体水溶液；将2份甲基丙烯酸、8份丙烯酸羟乙酯、4份不饱和酯化小单体和25份水混合得到小单体水溶液；将1份3-巯基乙酸-2-甲基己酯与25份水混合得到链转移剂水溶液；将四口烧瓶置于紫外光下照射，紫外光的波长为350～600mm，照射强度为50～110W/m2，在1小时内分别滴加完上述大单体水溶液、小单体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高适应性超缓释型聚羧酸保坍剂及其制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)不饱和酯化小单体的制备：在常压条件下，将反应摩尔比为0.5～1.5:1.0～2:1的甲基丙烯酸、饱和酸、3‑双(2‑羟乙基)氨基‑2‑羟基丙磺酸(DIPSO)加入到反应器中，同时加入占甲基丙烯酸、饱和酸和DIPSO三种物料总量0.1％～0.2％的催化剂、0.05％～0.2％的阻聚剂和5％～15％的带水剂，进行酯化反应，酯化反应温度为100～130℃，反应时间为3～9小时，反应结束后降至室温，即得不饱和酯化小单体。(2)共聚反应：室温下，按重量份计，将1～4份乙烯基磷酸二乙酯、2～5份阳离子光引发剂A和适量水置于四口烧瓶中搅拌。将100份重均分子量为2000～4000的4‑羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚和90～120份水混合得到大单体水溶液；将1～5份不饱和一元羧酸、1～8份不饱和羧酸羟烷基酯类单体、1～10份不饱和酯化小单体和25～35份水混合得到小单体水溶液；将0.3～1份链转移剂与25～35份水混合得到链转移剂水溶液；将四口烧瓶置于紫外光下照射，紫外光的波长为350～600mm，照射强度为50～110W/m2，在1～5小时内分别滴加完上述大单体水溶液、小单体水溶液和链转移剂水溶液。滴加结束后，继续反应0.5～2小时后，加入1～3份自由基光引发剂B，搅拌5～20分钟。(3)中和反应：将得到的共聚产物用氢氧化钠溶液中和至pH值为5～6，即得所述的高适应性聚羧酸保坍剂，其含固量为30％～50％。...

【技术特征摘要】
1.一种高适应性超缓释型聚羧酸保坍剂及其制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)不饱和酯化小单体的制备：在常压条件下，将反应摩尔比为0.5～1.5:1.0～2:1的甲基丙烯酸、饱和酸、3-双(2-羟乙基)氨基-2-羟基丙磺酸(DIPSO)加入到反应器中，同时加入占甲基丙烯酸、饱和酸和DIPSO三种物料总量0.1％～0.2％的催化剂、0.05％～0.2％的阻聚剂和5％～15％的带水剂，进行酯化反应，酯化反应温度为100～130℃，反应时间为3～9小时，反应结束后降至室温，即得不饱和酯化小单体。(2)共聚反应：室温下，按重量份计，将1～4份乙烯基磷酸二乙酯、2～5份阳离子光引发剂A和适量水置于四口烧瓶中搅拌。将100份重均分子量为2000～4000的4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚和90～120份水混合得到大单体水溶液；将1～5份不饱和一元羧酸、1～8份不饱和羧酸羟烷基酯类单体、1～10份不饱和酯化小单体和25～35份水混合得到小单体水溶液；将0.3～1份链转移剂与25～35份水混合得到链转移剂水溶液；将四口烧瓶置于紫外光下照射，紫外光的波长为350～600mm，照射强度为50～110W/m2，在1～5小时内分别滴加完上述大单体水溶液、小单体水溶液和链转移剂水溶液。滴加结束后，继续反应0.5～2小时后，加入1～3份自由基光引发剂B，搅拌5～20分钟。(3)中和反应：将得到的共聚产物用氢氧化钠溶液中和至pH值为5～6，即得所述的高适应性聚羧酸保坍剂，其含固量为30％～50％。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖广兴，方云辉，谢木和，赖华珍，李格丽，柯余良，钟丽娜，张小芳，郭元强，林添兴，
申请(专利权)人：广东科之杰新材料有限公司，科之杰新材料集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44