一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：1)将直链醇、烯基酸加入反应器中，并加入阻聚剂和催化剂，进行酯化反应，得到第一混合物；2)将第一混合物、第一单体、烯基磺酸盐、还原剂、链转移剂、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺和水混合得到第一溶液；3)将引发剂与水混合得到第二溶液；4)将第二单体与水混合得到第三溶液；5)将80％～90％的第二溶液和70％～90％的第三溶液滴入第一溶液，得到第四溶液；6)将10％～20％的第二溶液和10％～30％的第三溶液加入第四溶液中，加入引发剂，升温，反应1～3h，得到综合型聚羧酸减水剂。本发明专利技术的减水剂具有高减水性能和保坍功能，水泥适应性好。

Preparation of a Comprehensive Polycarboxylic Water Reducing Agent

The invention discloses a preparation method of a comprehensive polycarboxylic acid water reducer, which comprises the following steps: 1) adding straight chain alcohols and alkenyl acids into the reactor, and adding inhibitors and catalysts to carry out esterification reaction to obtain the first mixture; 2) mixing the first mixture, the first monomer, alkenyl sulfonate, reducing agent, chain transfer agent, N, N, N methylene bisacrylamide and water to obtain the first mixture. First solution; 3) mixing initiator with water to get the second solution; 4) mixing the second monomer with water to get the third solution; 5) dropping 80%-90% of the second solution and 70%-90% of the third solution into the first solution to get the fourth solution; 6) adding 10%-20% of the second solution and 10%-30% of the third solution into the fourth solution, adding initiator, heating up, reacting for 1-3 h, to get the fourth solution. To the comprehensive Polycarboxylic Water reducer. The water reducing agent of the invention has high water reducing performance and slump retaining function, and good adaptability of cement.

【技术实现步骤摘要】
一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法
本专利技术涉及一种综合型聚羧酸减水剂制备方法，属于建筑材料中混凝土外加剂新型工艺领域。
技术介绍
市场上常见的综合型聚羧酸减水剂分为:聚酯类、聚醚类和酯醚共聚三类。聚酯类减水剂合成工艺为先酯化后聚合，聚合方式为加热引发聚合，采用滴加方式加入单体与引发剂；聚醚类和酯醚共聚型减水剂合成工艺为一步聚合法，聚合方式为加热聚合和常温聚合两种方式，采用滴加方式加入单体和引发剂。聚酯类减水剂合成工艺较复杂，对设备要求较高，合成效率较低，能耗较高；聚醚类和酯醚共聚型减水剂合成工艺相对简单，能耗较低，效率较高，但转化率较低，分子量分布较宽；并且现有的聚羧酸减水剂减水率较低，对不同种水泥适应性不佳。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种综合型聚羧酸减水剂制备方法，以提高聚合转化率和降低分子量分散系数，提高综合型聚羧酸减水剂对水泥的适应性。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其中：包括如下步骤：1)按重量份数计，将1～10份直链醇、5～30份烯基酸加入反应器中，并加入阻聚剂和催化剂，保持在80～120℃下进行酯化反应3～6小时，反应结束后冷却得到含有烯基酸醇酯的第一混合物；2)按重量份数计，将5～40份第一混合物、20～30份第一单体、0.1～0.5份烯基磺酸盐、0.01～0.035份还原剂、0.01～0.05份链转移剂、0.002份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和水混合得到第一溶液；3)按重量份数计，将0.01～0.1份引发剂与5～15份水混合得到第二溶液；4)按重量份数计，将3～8份第二单体与10～30份水混合得到第三溶液；5)将80％～90％的第二溶液和70％～90％的第三溶液滴入第一溶液，控制温度为30～50℃，滴加完毕后得到第四溶液；6)将10％～20％的第二溶液和10％～30％的第三溶液加入第四溶液中，并加入引发剂，在1小时内升温到60～90℃，并在此温度下反应1～3h，反应结束后降温，然后加碱中和至pH值为6.5～7.5，即可得到所述综合型聚羧酸减水剂。优选的是，所述的综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其中：所述的直链醇的通式为：R1(OH)n；其中R1为1～12的烷烃，n为1～3。优选的是，所述的综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其中：所述烯基酸选自甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸、马来酸酐或衣康酸中的一种。优选的是，所述的综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其中：所述阻聚剂选自对苯二酚、对羟基苯甲醚、酚噻嗪中的一种；所述催化剂为对甲基苯磺酸或浓硫酸。优选的是，所述的综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其中：所述第一单体的通式为：R3O(R2O)mH；其中R3为3～6的烯基，烯基位于链端处；(R2O)m选自碳原子数为2的氧化烯基、碳原子数为3的氧化烯基、或其组合，m表示氧化烯基的平均加成摩尔数；B1分子量为1000～5000。优选的是，所述的综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其中：所述烯基磺酸盐选自甲基丙烯磺酸钠、丙烯基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠中的一种。优选的是，所述的综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其中：所述还原剂选自L-抗坏血酸、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、甲醛合次硫酸氢钠中的一种；所述链转移剂选自巯基乙酸、3-巯基丙酸、巯基乙醇、聚合硫醇中的一种。优选的是，所述的综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其中：所述引发剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、双氧水中的一种或几种；优选的是，所述的综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其中：所述第二单体选自甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸、马来酸酐或衣康酸中的一种。优选的是，所述的综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其中：所述步骤5)中，滴加第二溶液的时间为1.5小时，滴加第三溶液的时间为2小时。本专利技术的反应机理为：采用烯基酸与直链醇作为反应单体，制备烯基酸醇酯，在后面的反应中打开双键共聚，加入交联剂形成侧链上还有酯键的架桥结构的高分子化合物。本专利技术在侧链上引入在强碱性环境下能够缓慢水解的酯键，该键在水泥水化的过程中，能够缓慢水解断裂，从而使得大的分子断裂成多个相对较小的分子，该小分子在水泥表面电性引力的作用下，能很快吸附于该水泥颗粒水化产物表面，从而改善混凝土的流动性；本专利技术中加入交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺，制得架桥结构聚羧酸减水剂，在水泥水化过程中形成空间位阻结构，阻止减水剂在水泥水化过程中的快速水化。有益效果：由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：(1)本专利技术综合型聚羧酸减水剂的分子结构为架桥结构，分子量分散系数较小，分子量分布较窄；本专利技术采用烯基酸与直链醇作为反应单体，制备烯基酸醇酯，在后面的反应中打开双键共聚，加入交联剂形成侧链上还有酯键的架桥结构的高分子化合物；本专利技术在侧链上引入在强碱性环境下能够缓慢水解的酯键，该键在水泥水化的过程中，能够缓慢水解断裂，从而使得大的分子断裂成多个相对较小的分子，该小分子在水泥表面电性引力的作用下，能很快吸附于该水泥颗粒水化产物表面，从而改善混凝土的流动性；本专利技术中加入交联剂，制得架桥结构聚羧酸减水剂，在水泥水化过程中形成空间位阻结构，阻止减水剂在水泥水化过程中的快速水化。(2)本专利技术的在综合型聚羧酸减水剂反应方式为酯化-共聚式连续反应，减水剂转化率较高，分子量多分散系数PDI较小。(3)本专利技术的综合型聚羧酸减水剂既具有高减水性能，同时又有保坍功能，且对水泥适应性较好。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述：实施例1：一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将2份的乙醇单体15份的甲基丙烯酸加入到干燥的反应容器内，加入一定量的对苯二酚和对甲苯磺酸作为催化剂，在110～115℃温度下酯化，保持反应4小时，反应完毕冷却后，得到含有甲基丙烯酸乙醇酯的第一混合物；(2)将17份第一混合物、25份烯丙基聚氧乙烯醚1200(APEG-1200)、0.1份甲基丙烯磺酸钠、0.01份L-抗坏血酸、0.01份巯基乙酸，0.002份交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺，加入45份的水装入反应容器中，搅拌混合制成第一溶液；(3)将0.02份双氧水与10份水配成第二溶液，装入滴液漏斗备用；(4)将3份丙烯酸与15份水配成第三溶液，装入滴液漏斗备用；(5)将80％的第二溶液和90％的第三溶液滴入第一溶液，滴加过程中物料自动升温，反应温度顺其自然控制在30～50℃；(6)滴加结束后一次性加入余下的20％第二溶液和10％第三溶液，补加0.01份过硫酸铵，然后1小时内升温到65±2℃，并在此温度下恒温1.5h；恒温结束后降温，然后加碱中和至pH值为6.5～7.5，即可得到综合型聚羧酸减水剂PC1。综合型聚羧酸减水剂PC1分子结构式实施例2：一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将4份的丙醇单体，14.7份的马来酸酐加入到干燥的反应容器内，加入一定量浓硫酸作为催化剂，在85℃～90℃温度下酯化，保持反应5小时，反应完毕冷却后，得到含有马来酸丙醇酯的第一混合物；(2)将18.7份第一混合物、30份甲基烯丙基聚氧乙烯醚2400(HPEG-2400)、0.3份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、0.02份L-抗坏血酸和0.01份亚硫酸氢钠、0.03份巯基丙酸，0.002份交联剂N，N-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)按重量份数计，将1～10份直链醇、5～30份烯基酸加入反应器中，并加入阻聚剂和催化剂，保持在80～120℃下进行酯化反应3～6小时，反应结束后冷却得到含有烯基酸醇酯的第一混合物；2)按重量份数计，将5～40份第一混合物、20～30份第一单体、0.1～0.5份烯基磺酸盐、0.01～0.035份还原剂、0.01～0.05份链转移剂、0.002份N,N‑亚甲基双丙烯酰胺和水混合得到第一溶液；3)按重量份数计，将0.01～0.1份引发剂与5～15份水混合得到第二溶液；4)按重量份数计，将3～8份第二单体与10～30份水混合得到第三溶液；5)将80％～90％的第二溶液和70％～90％的第三溶液滴入第一溶液，控制温度为30～50℃，滴加完毕后得到第四溶液；6)将10％～20％的第二溶液和10％～30％的第三溶液加入第四溶液中，并加入引发剂，在1小时内升温到60～90℃，并在此温度下反应1～3h，反应结束后降温，然后加碱中和至pH值为6.5～7.5，即可得到所述综合型聚羧酸减水剂。

【技术特征摘要】
1.一种综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)按重量份数计，将1～10份直链醇、5～30份烯基酸加入反应器中，并加入阻聚剂和催化剂，保持在80～120℃下进行酯化反应3～6小时，反应结束后冷却得到含有烯基酸醇酯的第一混合物；2)按重量份数计，将5～40份第一混合物、20～30份第一单体、0.1～0.5份烯基磺酸盐、0.01～0.035份还原剂、0.01～0.05份链转移剂、0.002份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和水混合得到第一溶液；3)按重量份数计，将0.01～0.1份引发剂与5～15份水混合得到第二溶液；4)按重量份数计，将3～8份第二单体与10～30份水混合得到第三溶液；5)将80％～90％的第二溶液和70％～90％的第三溶液滴入第一溶液，控制温度为30～50℃，滴加完毕后得到第四溶液；6)将10％～20％的第二溶液和10％～30％的第三溶液加入第四溶液中，并加入引发剂，在1小时内升温到60～90℃，并在此温度下反应1～3h，反应结束后降温，然后加碱中和至pH值为6.5～7.5，即可得到所述综合型聚羧酸减水剂。2.根据权利要求1所述的综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述的直链醇的通式为：R1(OH)n；其中R1为1～12的烷烃，n为1～3。3.根据权利要求1所述的综合型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述烯基酸选自甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸、马来酸酐、衣康酸中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞亚丽，傅雁，
申请(专利权)人：苏州弗克技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32