一种两性聚羧酸减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种两性聚羧酸减水剂及其制备方法，所述减水剂包括不饱和聚醚类大单体，含苯醚丙烯酰胺单体，双丙酮丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯磺酸盐，引发剂，还原剂，链转移剂，所述含苯醚丙烯酰胺单体由丙烯酰氯和氨基苯醚经酰胺化反应得到，所述氨基苯醚结构中每个苯环上至少带有一个氨基。本发明专利技术减水剂包括不饱和聚醚类大单体形成的长侧链和其他单体形成的短侧链，这种长短链梳形结构和官能团搭配的减水剂能够充分发挥功能性官能团的作用而成阴阳两性，避免发生官能团的包埋、经时长侧链间发生纠缠，能够在保持分散性、流动性不降低的情况下，同时提高缓凝效果。本发明专利技术减水剂减水率高，保坍性好，合成工艺简单，能耗低，绿色环保。

An amphoteric polycarboxylic acid water reducer and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种两性聚羧酸减水剂及其制备方法
本专利技术属于水泥混凝土用聚羧酸减水剂
，具体涉及一种两性聚羧酸减水剂及其制备方法。
技术介绍
聚羧酸减水剂是第三代减水剂，由于其具备优异的性能，特别是能够根据需求进行分子结构设计调整的特点，使其在现代混凝土的制备生产过程中得到了广泛的应用，成为当今减水剂领域的研究重点和研究热点。聚羧酸减水剂由阴离子的吸附基团和非离子型的聚乙醇侧链组成，具有梳形结构，此类减水剂的主要作用机理是减水剂分子结构中的羧基、磺酸基等阴离子吸附在水泥颗粒表面上，形成一层具有双电层结构的界面，从而使水泥颗粒间相互排斥，减缓水泥水化过程；非离子型的聚乙醇侧链一层一层地附着在水泥颗粒外表面上，形成一定的吸附层，当水泥颗粒彼此靠近时，吸附层就会彼此重叠，水泥颗粒之间产生斥力作用，并且重叠的部分越多，排斥力越大，也就是形成了空间位阻效应。酰胺型聚羧酸高性能减水剂是继聚酯型和聚醚性聚羧酸之后发展起来的一类新型高性能减水剂，其主链或侧链通过酰胺基团相连接，以分子中的酰胺基团为高性能基础，赋予聚羧酸减水剂良好的综合性能。专利CN201110090381.3公开了酰胺化活性单体共聚反应合成聚羧酸高性能减水剂的方法，该专利技术采用先酰胺化再聚合的方法制备聚羧酸高性能减水剂材料，即以(甲基)丙烯酸单体和另一端含有氨基的甲氧基聚氧乙烯醚为反应物，在催化剂作用下通过酰胺化反应制备一种可聚合单体，再与(甲基)丙烯酸单体、链转移单体在引发剂的作用下于水溶液中共聚后用碱性溶液中和制得，该专利技术通过酰胺化活性单体共聚将酰胺结构引入到聚羧酸减水剂分子结构中，可以赋予水泥良好的流动性能；专利CN201410225241.6公开了一种聚醚-酰胺型聚羧酸高效减水剂及其制备方法，其减水剂具有一定的梳形结构，该减水剂的制备方法为：先通过聚醚胺与酰氯单体反应得到聚醚胺单体，然后加入聚氧乙烯醚单体和羧基单体在引发剂和链转移剂条件下在水溶液中进行自由基共聚合得到具有良好分散性及保坍性的聚醚-酰胺型聚羧酸高效减水。上述专利均公开的是酰胺型聚羧酸减水剂，由于酰胺基团这一特殊结构的存在，添加这类减水剂的水泥混凝土均可获得良好分散性、流动性等综合性能，但发现以上分散性、流动性的改善引起了缓凝效果明显的变差，即水泥凝结时间变短了。根据近几十年的研究发现，以上问题很是因矿物的电性差异引发的缓凝不同步导致：由于孔隙溶液中矿物的电性不同，减水剂在不同矿物组分的吸附特性也存在差异，比如聚羧酸减水剂在铝酸盐相上的吸附量高于硅酸盐相，所以现有的高性能酰胺型聚羧酸减水剂亟需根据此问题进行改进。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于克服现有技术中酰胺型聚羧酸减水剂不能同时提高分散性、流动性与缓凝效果的缺陷，提供一种两性酰胺型聚羧酸减水剂，该减水剂通过在制备原料引入双丙酮丙烯酰胺和含苯醚酰胺的重复单元结构，制备得到一种含有两性聚羧酸减水剂，这种两性减水剂可以保持共聚物分子构像伸展，增加水泥和减水剂上的吸附点，提高减水剂在带正负电荷的矿物表面的有效吸附，既能保持聚羧酸减水剂分散性、流动性不降低，又能够有效提高缓凝效果；该两性聚羧酸减水剂的制备方法简单，操作方便。本专利技术的第一个目的在于提供一种两性聚羧酸减水剂，所述减水剂包括以下原料，不饱和聚醚类大单体，含苯醚丙烯酰胺单体，双丙酮丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯磺酸盐，引发剂，还原剂，链转移剂，所述含苯醚丙烯酰胺单体由丙烯酰氯和氨基苯醚经过酰胺化反应得到，所述氨基苯醚结构中每个苯环上至少带有一个氨基。所述丙烯酰氯和氨基苯醚的重量比为0.36-0.45:1。一种两性聚羧酸减水剂，所述减水剂包括以下重量份的原料，100份不饱和聚醚类大单体，5-8份含苯醚丙烯酰胺单体，3-5份双丙酮丙烯酰胺，5-10份(甲基)丙烯酸，2-5份(甲基)丙烯磺酸盐，0.5-1.5份引发剂，0.1-0.5份还原剂，0.1-0.3份链转移剂。所述氨基苯醚选自4,4'-二氨基联苯醚，3,4'-二氨基联苯醚中的至少一种。所述含苯醚丙烯酰胺单体由包括以下重量份的原料：3.6-4.5份丙烯酰氯，10份氨基苯醚，1-5份缚酸剂，30-60份有机溶剂，1-10份弱碱溶液。所述弱碱溶液选自饱和NaHCO3溶液，饱和KHCO3溶液中的至少一种。所述含苯醚丙烯酰胺单体的制备方法，包括以下步骤：向反应釜中加入20-30份有机溶剂、10份氨基苯醚、1-5份缚酸剂，搅拌均匀，将混合液冷却至-3℃-3℃；将溶有3.6-4.5份丙烯酰氯的10-30份有机溶剂溶液滴加至反应釜中，恒温继续反应3-5h；用1-10份弱碱溶液洗涤反应釜中溶液3-5次，分液得无机相，过滤，蒸去溶剂，残余物用乙酸乙酯/石油醚(V/V＝1/5)柱分离得白色固体。所述不饱和聚醚类大单体选自烯丙基聚乙二醇醚或改性烯丙基聚乙二醇醚中的至少一种。优选的，所述不饱和聚醚类大单体为异戊烯醇聚氧乙烯醚，所述的重均分子量为1000-5000，羟值为10-50mgKOH/g。所述缚酸剂选自三乙胺，碳酸氢钠、N,N-二甲基苯胺中的至少一种。所述有机溶剂没有特别的限制，可以溶解丙烯酰氯，氨基苯醚，缚酸剂，但又不与水混溶即可，包括但不限于二氯甲烷、三氯甲烷中的至少一种。所述(甲基)丙烯磺酸盐没有特别的限制，包括但不限于甲基丙烯磺酸钠、丙烯磺酸钠中的至少一种。所述pH调节剂为碱液，包括但不限于氢氧化钾，氢氧化钠的水溶液。所述引发剂选自双氧水(30-40wt％)、过硫酸铵及过硫酸钾中的至少一种。所述还原剂选自维生素C、亚硫酸铁及亚硫酸氢钠中的至少一种。所述链转移剂选自巯基乙醇、巯基乙酸及2-巯基乙酸中的至少一种。本专利技术的第二个目的在于提供一种两性聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：向反应釜中加入不饱和聚醚大单体、含苯醚丙烯酰胺单体、双丙酮丙烯酰胺、去离子水，待釜中混合物溶解后，加入引发剂，搅拌均匀后，加热升温至30-60℃，同时分别匀速滴加浓度为40-60wt％(甲基)丙烯磺酸盐的水溶液、浓度为40-60wt％的(甲基)丙烯酸的水溶液、浓度为1-5wt％链转移剂水溶液及1-5wt％还原剂水溶液，滴加结束后继续恒温反应1-3h，最后加入pH调节剂中和，补充去离子水调节固含量，得黏稠状液体。所述匀速的滴加速度为1-5滴/分钟；所述pH调节剂中和后的pH为6-7；所述固含量为30-50％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：一、本专利技术聚羧酸减水剂为梳形结构，包括不饱和聚醚大单体形成的长侧链和其他单体形成的短侧链，在这种长短链梳形结构和特殊官能团搭配下所得到的聚羧酸减水剂能够充分发挥功能性官能团的作用而成阴阳两性，避免发生官能团的包埋、经时长侧链间发生纠缠，能够在保持分散性、流动性不降低的情况下，同时提高缓凝效果。二、本专利技术聚羧酸减水剂减水率高，保坍性好，抗压强度高。三、本专利技术制备方法无分离提纯，合成工艺简单，反应温度较低，反应条件易控制，能耗低。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两性聚羧酸减水剂，其特征在于，所述减水剂包括以下原料，不饱和聚醚类大单体，含苯醚丙烯酰胺单体，双丙酮丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯磺酸盐，引发剂，还原剂，链转移剂，所述含苯醚丙烯酰胺单体由丙烯酰氯和氨基苯醚经过酰胺化反应得到，所述氨基苯醚结构中每个苯环上至少带有一个氨基。/n

【技术特征摘要】
1.一种两性聚羧酸减水剂，其特征在于，所述减水剂包括以下原料，不饱和聚醚类大单体，含苯醚丙烯酰胺单体，双丙酮丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯磺酸盐，引发剂，还原剂，链转移剂，所述含苯醚丙烯酰胺单体由丙烯酰氯和氨基苯醚经过酰胺化反应得到，所述氨基苯醚结构中每个苯环上至少带有一个氨基。


2.如权利要求1所述聚羧酸减水剂，其特征在于，所述丙烯酰氯和氨基苯醚的重量比为0.36-0.45:1。


3.如权利要求2所述聚羧酸减水剂，其特征在于，所述减水剂包括以下重量份的原料，100份不饱和聚醚类大单体，5-8份含苯醚丙烯酰胺单体，3-5份双丙酮丙烯酰胺，5-10份(甲基)丙烯酸，2-5份(甲基)丙烯磺酸盐，0.5-1.5份引发剂，0.1-0.5份还原剂，0.1-0.3份链转移剂。


4.如权利要求1所述聚羧酸减水剂，其特征在于，所述氨基苯醚选自4,4'-二氨基联苯醚，3,4'-二氨基联苯醚中的至少一种。


5.如权利要求1所述聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和聚醚类大单体选自烯丙基聚乙二醇醚或改性烯丙基聚乙二醇醚中的至少一种；优选地，不饱和聚醚类大单体为异戊烯醇聚氧乙烯醚，其重均分子量为1000-5000，羟值为10-50mgKOH/g。


6.如权利要求1所述聚羧酸减水剂，其特征在于，所述丙烯磺酸盐选自甲基丙烯磺酸钠、丙烯磺酸钠中的至少一种。


7.如权利要求1所述聚羧酸减水剂，其特征在于，所述含苯醚丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：马清浩，
申请(专利权)人：马清浩，
类型：发明
国别省市：北京;11