一种降粘型聚羧酸系高效固体减水剂及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提供一种降粘型聚羧酸系高效固体减水剂的制备方法，属于建筑外加剂技术领域。所述制备方法是以包括不饱和羧酸、不饱和酸酐、不饱和磷酸酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚、反应性增塑剂、玻璃化转变温度调节剂的原料，在引发剂和链转移的作用下，通过自由基聚合得到液态聚羧酸减水剂，然后再经冷却切片、粉碎后得到粉末状的固体聚羧酸减水剂。本发明专利技术还提供利用所述制备方法制备的降粘型聚羧酸系高效固体减水剂及其应用。本发明专利技术制备方法采用本体聚合—低温切片—低温粉碎的工艺，能提升固体减水剂的抗粘性能，解决现有固体减水剂在制备过程中高温喷雾干燥的能耗和环保问题，无需额外添加反应溶剂，节能和环境效益明显。

Preparation and Application of a Viscosity-reducing Polycarboxylic High-performance Solid Water Reducing Agent

The invention provides a preparation method of a viscosity-reducing polycarboxylic acid series high-efficiency solid water reducing agent, which belongs to the technical field of building admixtures. The preparation method comprises raw materials including unsaturated carboxylic acid, unsaturated anhydride, unsaturated phosphate ester, isoprenol polyoxyethylene ether, reactive plasticizer and glass transition temperature regulator. Under the action of initiator and chain transfer, liquid polycarboxylic acid water reducer is obtained by free radical polymerization, and then powdered solid polycarboxylic acid water reducer is obtained by cooling, chipping and grinding. Agent. The invention also provides a viscosity-reducing polycarboxylic acid series high-efficiency solid water reducer prepared by the preparation method and its application. The preparation method of the invention adopts the technology of bulk polymerization low temperature slicing and low temperature comminution, which can enhance the anti sticking property of the solid water reducing agent, solve the energy consumption and environmental protection problems of the existing solid water reducing agent in the process of high temperature spray drying, and do not need additional reaction solvent, so that the energy saving and environmental benefits are obvious.

【技术实现步骤摘要】
一种降粘型聚羧酸系高效固体减水剂及其制备和应用
本专利技术属于建筑外加剂
，具体为一种降粘型聚羧酸系高效固体减水剂及其制备和应用。
技术介绍
现代超高层建筑的发展离不开混凝土技术的提高。超高层泵送混凝土具有比强高、负荷能力大、耐久性优异、节约资源和能源等特点，能满足现代建筑和基础建设中轻量化、高层化、大跨化和高耐久化的要求。由于混凝土的管道负载压力和混凝土工作性能流动性直接相关，混凝土屈服应力和塑性粘度增大时，混凝土泵送液压系统的压力也随着增大。这就要求超高层泵送混凝土具有更低的屈服应力和塑性粘度。目前大规模的基础设施建设逐步向海外市场和我国中西部转移，而为了减碳、节耗，这些工程大多使用聚羧酸减水剂，对聚羧酸产品结构提出了新的要求，但运输问题严重制约了聚羧酸减水剂产品的推广和应用。粉体降粘型聚羧酸系减水剂不仅给远距离运输带来便捷和成本优势，更重要的是聚羧酸减水剂粉体化后，极大地扩展了其应用范围，如可用于干混砂浆、灌浆料、铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道等产品中。国内固体聚羧酸系高效减水剂研究目前还处于起步阶段，只有少数几家在研究生产，如上海三瑞、苏州兴邦、江苏尼高等。国外主要是巴斯夫、西卡等，但是粉体减水剂的性能主要争对高减水和超保坍性能，对降粘型固体减水剂鲜有报道。开发固体聚羧酸减水剂节能环保工艺迫在眉睫，是改变传统建材工业高消耗、高排放、难循环的发展模式，实现“低碳环保、节能高效、循环安全”绿色发展的核心材料。然而，如何解决本体聚合体系中粘度大，引起链段重排受到阻碍，活性末端被包埋，聚合体系中反应物扩散慢，传质受到限制，传热不均匀和切片过程温度较低等问题，成为本体聚合和冷却切片包装中的技术难点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种将粘型聚羧酸高效固体减水剂及其制备方法，本专利技术制备方法采用本体聚合—低温切片—低温粉碎的工艺，能提升固体减水剂的抗粘性能，解决现有固体减水剂在制备过程中高温喷雾干燥的能耗和环保问题，无需额外添加反应溶剂，节能和环境效益明显。本专利技术目的通过以下技术方案来实现：一种降粘型聚羧酸系高效固体减水剂的制备方法，所述制备方法是以包括不饱和羧酸、不饱和酸酐、不饱和磷酸酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚、反应性增塑剂、玻璃化转变温度调节剂的原料，在引发剂和链转移的作用下，通过自由基聚合而成固体聚羧酸减水剂。进一步，所述制备方法是以包括不饱和羧酸、不饱和酸酐、不饱和磷酸酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚、反应性增塑剂、玻璃化转变温度调节剂的原料，在引发剂和链转移的作用下，通过自由基聚合得到液态聚羧酸减水剂，然后再经冷却切片、粉碎后得到粉末状的固体聚羧酸减水剂。本专利技术降粘型聚羧酸系高效固体减水剂的制备原料中，不饱和羧酸的引入提高了聚合物的锚固能力，而异戊烯醇聚氧乙烯醚能发挥空间斥力，共同起到吸附分散作用。不饱和酸酐的加入能有效的调控聚羧酸减水剂的结构，提高聚羧酸减水剂的性能。不饱和磷酸酯的加入增加了聚羧酸减水剂的吸附能力，提高了聚羧酸减水剂吸附层的厚度，降低混凝土的塑性粘度。反应型增塑剂能有效降低聚合物分子链间的作用力，降低反应体系粘度，增大反应釜中传热和传质能力，提高不同分子间的扩散能力，从而提高单体转化率和固体聚羧酸减水剂的综合性能；含有碳碳双键的增塑剂能有效的聚合在聚羧酸减水剂的主链上，在反应体系中无残留，无污染。玻璃化转变温度调节剂自身含有碳碳双键，其加入能有效提高聚合物的玻璃化转变温度，致使降粘型聚羧酸减水剂的玻璃化转变温度升高和刚性增强，减弱分子间链缠绕作用，能有效改变聚羧酸减水剂、水、水泥三者界面间作用，使冷冻切片过程冷冻介质冷却介质由原有-5～-10℃冷冻盐水转变为3～12℃冷冻水冷却，提高固体聚羧酸的切片效率，降低了冷却过程中的能耗80％以上。进一步，所述不饱和羧酸、不饱和酸酐、不饱和磷酸酯和异戊烯醇聚氧乙烯醚按质量百分比计为：不饱和羧酸4％～15％、不饱和酸酐2％～8％、不饱和磷酸酯1％～5％、异戊烯醇聚氧乙烯醚80％～96％，四者质量百分比之和为100％。进一步，所述不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、衣康酸及其一价碱金酸盐、二价碱金属盐中的一种或几种按任意比例的混合物。所述不饱和酸酐为马来酸酐、衣康酸酐和壬基琥珀酸酐的一种或几种按任意比例的混合物。所述不饱和磷酸酯为甲基丙烯酸二乙基氨基乙基磷酸酯、甲基丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯、马来酸酐聚乙二醇磷酸酯和马来酸酐聚丙二醇磷酸酯的一种或几种按任意比例的混合物。所述异戊烯醇聚氧乙烯醚的分子量为1200～5100，进一步优选为2400～4100。进一步，所述反应性增塑剂为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丙酯、马来酸二丁酯、马来酸二戊酯、衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯和邻苯二甲酸二烯丙酯中的的一种或几种按任意比例的混合物。所述反应性增塑剂的添加量为各反应单体总质量的0.1％～1.5％，优选为0.5～1％。所述玻璃化转变温度调节剂为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环己酯、苯乙烯和N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或几种任意比例的混合物。所述玻璃化转变温度调节剂的添加量为各反应单体总质量的0.1％～1.0％，优选为0.5％～0.8％。进一步，所述引发剂为热分解型引发剂，热分解型引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、过氧化苯甲酰、过氧化环己酮和过氧化二碳酸双(2-苯基乙氧基)酯中的一种或几种。所述引发剂的添加量为各反应单体总质量的0.3％～4％，优选为0.5％～3％。所述链转移剂为次磷酸钠、甲酸钠、巯基乙醇、2-羟基丙硫醇、巯基乙酸、2-巯基丙酸、3-巯基丙酸、2-巯基丁二酸、十二烷基硫醇中的一种或几种按任意比例的混合物。所述链转移剂的添加量为各反应单体总质量的0.02％～0.2％，优选为0.05～0.15％。其中，上述所述的各反应单体总质量是指不饱和羧酸、不饱和酸酐、不饱和磷酸酯和异戊烯醇聚氧乙烯醚的总质量。本专利技术降粘型聚羧酸系高效固体减水剂的制备方法，包括以下步骤：(1)单体混合液的制备：将不饱和酸酐、异戊烯醇聚氧乙烯醚和不饱和磷酸酯加入反应釜中，加热使原料熔化，得到溶液A；(2)配料：将不饱和羧酸和链转移剂溶于水中，混合均匀得到溶液B；(3)聚合反应：在反应釜中加入反应性增塑剂、玻璃化转变温度调节剂和引发剂，待搅拌均匀后，滴加B料，滴加结束后保温一段时间，得到液态聚羧酸减水剂；(4)冷却切片：将液体聚羧酸减水剂打入切片机冷却切片；(5)粉碎：切片后投入粉碎机中冷却粉碎，得到粉末状的固体聚羧酸减水剂。进一步，所述反应釜采用框式搅拌桨，使反应釜中传热系数和扩散系数较大，减少“挂壁”及暴聚的发生，有利于不同单体间混合和受热均匀。进一步，步骤(1)中所述加热温度为65℃～80℃。进一步，步骤(3)中，所述B料的滴加时间为1.5～3.0小时，滴加结束后在65℃～80℃下保温2～3小时。进一步，步骤(4)中，所述冷却切片过程的冷冻介质为3～12℃冷冻水。进一步，所述步骤(1)-(5)中水的总加入量以降粘型聚羧酸系高效固体减水剂的含水率在2～8％进行调整；优选含水率为4％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降粘型聚羧酸系高效固体减水剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法是以包括不饱和羧酸、不饱和酸酐、不饱和磷酸酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚、反应性增塑剂、玻璃化转变温度调节剂的原料，在引发剂和链转移的作用下，通过自由基聚合而成固体聚羧酸减水剂。

【技术特征摘要】
1.一种降粘型聚羧酸系高效固体减水剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法是以包括不饱和羧酸、不饱和酸酐、不饱和磷酸酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚、反应性增塑剂、玻璃化转变温度调节剂的原料，在引发剂和链转移的作用下，通过自由基聚合而成固体聚羧酸减水剂。2.如权利要求1所述一种降粘型聚羧酸系高效固体减水剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法是以包括不饱和羧酸、不饱和酸酐、不饱和磷酸酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚、反应性增塑剂、玻璃化转变温度调节剂的原料，在引发剂和链转移的作用下，通过自由基聚合得到液态聚羧酸减水剂，然后再经冷却切片、粉碎后得到粉末状的固体聚羧酸减水剂。3.如权利要求1或2所述一种降粘型聚羧酸系高效固体减水剂的制备方法，其特征在于，所述不饱和羧酸、不饱和酸酐、不饱和磷酸酯和异戊烯醇聚氧乙烯醚按质量百分比计为：不饱和羧酸4％～15％、不饱和酸酐2％～8％、不饱和磷酸酯1％～5％、异戊烯醇聚氧乙烯醚80％～96％，四者质量百分比之和为100％。4.如权利要求1或2所述一种降粘型聚羧酸系高效固体减水剂的制备方法，其特征在于，所述不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、衣康酸及其一价碱金酸盐、二价碱金属盐中的一种或几种按任意比例的混合物；所述不饱和酸酐为马来酸酐、衣康酸酐和壬基琥珀酸酐的一种或几种按任意比例的混合物；所述不饱和磷酸酯为甲基丙烯酸二乙基氨基乙基磷酸酯、甲基丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯、马来酸酐聚乙二醇磷酸酯和马来酸酐聚丙二醇磷酸酯的一种或几种按任意比例的混合物；所述异戊烯醇聚氧乙烯醚的分子量为1200～5100。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王福涛，王军，陈景，郑广军，毕耀，刘明，曾超，罗杰，兰聪，刘霞，刘东，刘其彬，祝云，罗源兵，
申请(专利权)人：中建西部建设西南有限公司，中建西部建设股份有限公司，中建商品混凝土眉山新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51