固体聚羧酸减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种固体聚羧酸减水剂及其制备方法，该方法包括将不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚与硅烷偶联剂混合升温至熔融得到底料；向所述底料中加入不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酯，然后依次滴加引发剂及链转移剂并持续搅拌，进行聚合反应；所述聚合反应后进行老化处理得到固体物料，得所述固体聚羧酸减水剂。本发明专利技术固体聚羧酸减水剂为低含气降粘型减水剂，其制备方法简单、可操作性强，且制得的降粘型固体聚羧酸减水剂性能稳定、运输成本低、对环境无污染，具有很好的工业化前景。

Solid polycarboxylic acid water reducer and its preparation

【技术实现步骤摘要】
固体聚羧酸减水剂及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料领域，具体涉及一种固体聚羧酸减水剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，高标号混凝土正以其强度高、整体性好、自重小的特点逐步进入建设市场，尤其在桥梁工程中得到大量的应用。但由于采用了较低的水胶比和较大的胶凝材料量，高标号混凝土在应用中存在粘度较大、流动速度慢的问题。矿物外加剂虽可以调整混凝土的粘聚性，但因会增加过多的胶凝材料用量而不适用。功能型固体聚羧酸减水剂可以有效降低混凝土的用水量和胶凝材料用量，调节混凝土的粘聚性和保水性，是改善混凝土工作性的主要途径之一。其分子结构可设计性强，可通过控制主链聚合度、侧链密度、官能团种类来实现聚羧酸减水剂与不同混凝土的适应性。目前已有部分专利文献报道各种功能型固体聚羧酸减水剂，例如：CN104262550A公开了一种降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，其制得的产品具有降低混凝土粘度、提高坍落度保持性等良好功能，但该方法具有步骤繁琐、原料成本高、生产过程污染大等缺点；CN103553413A介绍了一种调粘型聚羧酸减水剂及其制备方法，该调粘型聚羧酸减水剂有效地降低了水泥净浆的塑性粘度，但是在生产过程中需要高温，能耗较大，且在最后产物中部分表面活性剂无法除去。此外，目前国内市场用量最大的聚羧酸减水剂主要是10％-50％液体浓度的产品，尽管使用方便，但增加了运输成本，特别是在长距离的运输供应上。因此，亟需一种新的固体聚羧酸减水剂及其制备方法，以解决现有技术中存在的上述种种问题。需注意的是，前述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本专利技术的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种固体聚羧酸减水剂及其制备方法，该固体聚羧酸减水剂为一种低含气降粘型固体聚羧酸减水剂，以解决现有降粘型固体聚羧酸减水剂生产能耗高、使用效果不理想、产品稳定性难以保证及长距离运输成本高等问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供一种固体聚羧酸减水剂的制备方法，包括：将不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚与硅烷偶联剂混合升温至熔融得到底料；向所述底料中加入不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酯，然后依次滴加引发剂及链转移剂并持续搅拌，进行聚合反应；所述聚合反应后进行老化处理得到固体物料，得所述固体聚羧酸减水剂。根据本专利技术的一个实施方式，所述固体聚羧酸减水剂的重均分子量为10000～30000。根据本专利技术的一个实施方式，所述不饱和羧酸选自丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种或多种，所述不饱和羧酸酯选自丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯中的一种或多种。根据本专利技术的一个实施方式，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三甲基硅烷、3-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。根据本专利技术的一个实施方式，以所述不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚、硅烷偶联剂、及不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酯的质量和为总质量，所述不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚的质量占总质量的85％～90％，所述硅烷偶联剂的质量占总质量的2％～9％，所述不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酯的质量占总质量的8％～13％。根据本专利技术的一个实施方式，所述引发剂选自偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁脒盐酸盐、过氧化二(2,4二氯苯甲酰)和过氧化二辛酰中的一种或多种，所述引发剂的质量为所述总质量的0.3％～2.6％；所述链转移剂选自巯基乙酸、2-巯基丙酸、3-巯基丙酸和巯基乙醇中的一种或多种，所述链转移剂的质量为所述总质量的0.2％～1％。根据本专利技术的一个实施方式，所述聚合反应的温度为40～55℃，反应时间为1h～3h；所述老化处理的时间为1h～2h。根据本专利技术的一个实施方式，所述不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚的制备方法包括：将不饱和醇或不饱和醚置于氮气或惰性气体的反应釜中，加入催化剂并升温，同时进行搅拌；待升温至80℃～120℃，加入环氧乙烷、环氧丙烷于所述反应釜，控制反应压力为0.1MPa～0.3MPa，进行保温老化30min～90min；对所述老化后的物料降温至80℃～90℃，并调节所述物料的pH值为6～7，即得所述不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚；其中所述不饱和醇选自烯丙醇、甲基烯丙醇和异戊烯醇中的一种或多种，所述不饱和醚选自乙烯基羟丁基醚、乙烯基羟乙基醚和乙烯基羟丙基醚中的一种或多种。根据本专利技术的一个实施方式，所述不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚的重均分子量为300～1500。本专利技术还提供一种固体聚羧酸减水剂，采用上述方法制得。根据上述技术方案的描述可知，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种固体聚羧酸减水剂及其制备方法，该固体聚羧酸减水剂为低含气降粘型固体聚羧酸减水剂，其制备过程中通过在羧酸共聚物分子结构中引入硅烷偶联剂，有效提升了水泥颗粒表面聚合物分子的吸附效率与吸附层厚度，导致减水剂的空间稳定效应更为显著，混凝土降粘效果明显。本专利技术的低含气降粘型固体聚羧酸减水剂制备方法简单、可操作性强、能耗低、价格低廉，且制得的降粘型固体聚羧酸减水剂性能稳定，与水泥等砂石料作用时能更好的发挥其空间位阻效应，操作简单，混凝土较轻，和易性佳，具有保持性能好的特点，尤其适用于配制高强混凝土，以及低水胶比高掺量矿物掺合料混凝土等；此外，其运输成本低、对环境无污染，具有很好的工业化前景。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应当被视为在本文中具体公开。本专利技术提供一种固体聚羧酸减水剂的制备方法，包括：将不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚与硅烷偶联剂混合升温(40～55℃)至熔融得到底料；向所述底料中加入不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酯，然后依次滴加引发剂及链转移剂并持续搅拌，进行聚合反应；所述聚合反应后进行老化处理得到固体物料，得所述固体聚羧酸减水剂。其中老化处理包括保持聚合反应的温度不变并持续搅拌。在一些实施例中，所述固体聚羧酸减水剂的重均分子量为10000～30000，进一步地，可以为10000～25000。以所述不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚、硅烷偶联剂、及不饱和羧酸或不饱和羧酸酯的质量和为总质量，所述不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚的质量占总质量的85％～90％。其中，不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚主要提供空间位阻作用，如果不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚比例过低，所得到的共聚物(即固体聚羧酸减水剂)早期强度降低，如果比例过高，共聚物分散作用较弱。同时引入的不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚，可以有效的控制混凝土的含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体聚羧酸减水剂的制备方法，包括：/n将不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚与硅烷偶联剂混合升温至熔融得到底料；/n向所述底料中加入不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酯，然后依次滴加引发剂及链转移剂并持续搅拌，进行聚合反应；/n所述聚合反应后进行老化处理得到固体物料，得所述固体聚羧酸减水剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种固体聚羧酸减水剂的制备方法，包括：
将不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚与硅烷偶联剂混合升温至熔融得到底料；
向所述底料中加入不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酯，然后依次滴加引发剂及链转移剂并持续搅拌，进行聚合反应；
所述聚合反应后进行老化处理得到固体物料，得所述固体聚羧酸减水剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固体聚羧酸减水剂的重均分子量为10000～30000。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述不饱和羧酸选自丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种或多种，所述不饱和羧酸酯选自丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三甲基硅烷、3-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以所述不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚、硅烷偶联剂、及不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酯的质量和为总质量，所述不饱和聚氧乙烯聚氧丙烯醚的质量占总质量的85％～90％，所述硅烷偶联剂的质量占总质量的2％～9％，所述不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酯的质量占总质量的8％～13％。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁酸二甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建民，刘兆滨，董振鹏，刘晓杰，
申请(专利权)人：辽宁奥克化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21