一种引气型醚类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引气型醚类聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：(1)酯化产物制备；(2)共聚反应；(3)中和反应。本发明专利技术的制备方法利用椰油酸二乙醇酰胺与不饱和酸进行酯化制备酯化产物，具有成本低廉、操作简便的优点，而且所制得的酯化产物参与下一步共聚反应，使聚羧酸减水剂主链上带有酰胺等亲水基团，所制备的聚羧酸减水剂具有较好的引气和稳泡性能，提高混凝土的和易性和强度。

【技术实现步骤摘要】
一种引气型醚类聚羧酸减水剂的制备方法
本专利技术属于建筑外加剂
，具体涉及一种引气型醚类聚羧酸减水剂的制备方法。
技术介绍
随着国家大规模基础设施、核电、水利、桥梁和各种大型工程的建设，对混凝土各方面性能要求不断的提高,特别是一些重大工程对混凝土的强度、耐久性、和易性等方面都提出了很高的要求。虽然聚羧酸减水剂优异的减水性能已被业界广泛认可，但目前由于聚羧酸减水剂本身引气效果差，应用在混凝土中常常因为粘度大、引气低，导致混凝土的和易性较差，出现泵送难的问题。目前解决引气差的问题常采用复配引气剂来提高引气性能，但引气剂用量小，在实际施工中较难控制，如果用量过大，则会使混凝土中引入的空气量太大，导致混凝土强度降低；如果用量过小，其作用弱，难以改善混凝土的和易性差问题，影响施工性能，导致混凝土对气候变化及对化学侵蚀的抵抗能力增加的不多，对混凝土耐久性改善也比较轻微。专利CN106380554A公开了一种酯类降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，公开日为2017年02月08日，采用聚乙二醇单甲醚与甲基丙烯酸甲酯进行酯化制备酯化产物，将酯化产物与不饱和磺酸、交联单体、阳离子单体在乳化剂和引发剂、链转移剂作用下进行聚合反应，然而该方案中所涉及的减水剂虽然具有较好的分散性、降粘、抗泥性能，但并未具有较好的引气和稳泡性能。目前对于引气型聚羧酸减水剂的研究较少，因此开发一种引气型醚类聚羧酸减水剂，无需再复配引气剂，从而直接改善混凝土的引气性能具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种引气型醚类聚羧酸减水剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：1)共聚反应：将酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、乳化剂加入第一反应容器中混合，再分别滴加引发剂溶液、链转移剂溶液、丙烯酸、稳泡功能单体和不饱和酯类单体混合溶液，在常温下进行反应0.5～5h；2)中和反应：反应结束后，加入10％～50％的碱液调节pH至6～7，即得到引气型醚类聚羧酸减水剂，其中所述酯化产物包括具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸的酯化产物，所述稳泡功能单体为具有双键、酯基和磺酸根的单体。任选，在共聚反应结束后，保温一段时间，如0.5～2h。在步骤1)的共聚反应中，优选反应时间为1～3h，在步骤2)的中和反应中，所用碱液为本领域常用的任意碱液，如NaOH水溶液、KOH水溶液等，其浓度优选为10％～40％，更优选为20％～40％。在一个优选的实施方案中，所述具有酰胺、双羟基的单体为以下化合物A：其中，R为CH3～C18H37烷基，所述具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸的酯化产物通过以下方法制备：将不饱和酸、化合物A加入第二反应容器中混合，在氮气条件下，加入催化剂、阻聚剂，并调节温度至50～200℃，优选80-120℃，反应0.5～10h，优选4～6h，即得到具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸的酯化产物。优选，所述不饱和酸为丙烯酸、马来酸酐或富马酸。优选，所述催化剂选自硫酸铈、三氧化二锑、对甲苯磺酸及其组合。优选，所述阻聚剂选自4-羟基哌啶醇氧自由基、4-叔丁基邻苯二酚、甲基对苯二酚及其组合。所述不饱和酸和化合物A的摩尔比为可为1～5:1，优选1～2.5:1。所述催化剂的用量可为不饱和酸和化合物A总质量的0.1％～10％，优选0.1％～3.5％。所述阻聚剂的用量可为不饱和酸和化合物A总质量的0.1％～10％，优选0.1％～2％。在另一个优选的实施方案中，所述具有双键、酯基和磺酸根的稳泡功能单体为油酰羟乙磺酸钠。在还另一个优选的实施方案中，所述不饱和聚氧乙烯醚的分子量为500～15000，优选2000～5000，并且为4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚或烯丙醇聚氧乙烯醚。在还另一个优选的实施方案中，所述不饱和酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯。在还另一个优选的实施方案中，所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、二乙二醇单月桂酸酯及其组合，优选乳化剂为十二烷基苯磺酸钠和二乙二醇单月桂酸酯的组合，且十二烷基苯磺酸钠和二乙二醇单月桂酸酯的质量比为1:10～10:1，优选1:5～5:1，更优选1:2～1:1，最优选1:2～1:3。在还另一个优选的实施方案中，所述引发剂选自过硫酸铵、亚硫酸氢钠、双氧水、次磷酸钠、抗坏血酸及其组合，优选引发剂包含2种引发剂，例如过硫酸铵+亚硫酸氢钠、双氧水+次磷酸钠、双氧水+抗坏血酸，且一种引发剂与另一种引发剂的质量比为1:10～10:1，优选为1:1～10:1。在还另一个优选的实施方案中，所述链转移剂为含巯基链转移剂，优选为巯基乙酸、巯基丙酸或正丁硫醇。在还另一个优选的实施方案中，所述酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、丙烯酸、稳泡功能单体和不饱和酯类单体的质量比为1～4:100:5～10:0.4～3:2～5.5。在还另一个优选的实施方案中，所述乳化剂用量为不饱和聚氧乙烯醚总质量的0.3％-1.8％，所述引发剂用量为不饱和聚氧乙烯醚总质量的0.8％-4％，所述链转移剂用量为不饱和聚氧乙烯醚总质量的1％-2.5％。在本专利技术的制备方法中，优选所采用的所述酯化产物为具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸的酯化产物，更优选所述酯化产物为具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸的酯化产物，且在所述具有酰胺、双羟基的单体化合物A中，R为C11H23烷基，即下文实施例中使用的椰油酸二乙醇酰胺。本专利技术的另一个目的在于提供一种通过本专利技术的制备方法制备的酯化产物。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的制备方法利用椰油酸二乙醇酰胺与不饱和酸进行酯化制备酯化产物，具有成本低廉、操作简便的优点，该酯化产物中含有单羟基酯化或双羟基酯化制得的混合物，所制得的酯化产物参与下一步共聚反应，使聚羧酸减水剂主链上带有酰胺、羟基等亲水基团，所制备的聚羧酸减水剂具有较好的引气和稳泡性能，提高混凝土的和易性。对于部分双羟基酯化后得到的单体为交联单体，在聚合过程中实现部分交联，增加体系空间位阻效应，在水泥的碱性条件下，交联结构的水解较慢于含有酯基、酸酐等基团的单体共聚得到的减水剂，随着时间的延长逐渐水解而不断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；2、本专利技术的制备方法通过引入稳泡功能单体，使得聚羧酸减水剂分子主链中带有油酰羟乙磺酸钠，该单体为阴离子表面活性剂，能够降低聚羧酸减水剂的表面张力，在水中与周围的水偶极子作用发生水化，将气泡膜中的水保留使得气泡稳定而不破裂。大量微小且独立的气泡的引入，在混凝土中形成润滑作用，因此大大改善了混凝土的和易性。而且磺酸基团的引入使得制备的聚羧酸减水剂具有优异的分散性。具体实施方式以下通过具体实施例对本专利技术进行进一步的说明和描述。实施例1(1)酯化产物制备：按重量份计，将40.97份马来酸酐、100份椰油酸二乙醇酰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种引气型醚类聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：/n1)共聚反应：将酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、乳化剂加入第一反应容器中混合，再分别滴加引发剂溶液、链转移剂溶液、丙烯酸、稳泡功能单体和不饱和酯类单体混合溶液，在常温下进行反应0.5～5h；/n2)中和反应：反应结束后，加入10％～50％的碱液调节pH至6～7，即得到引气型醚类聚羧酸减水剂，/n其中所述酯化产物包括具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸的酯化产物，所述稳泡功能单体为具有双键、酯基和磺酸根的单体。/n

【技术特征摘要】
1.一种引气型醚类聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
1)共聚反应：将酯化产物、不饱和聚氧乙烯醚、乳化剂加入第一反应容器中混合，再分别滴加引发剂溶液、链转移剂溶液、丙烯酸、稳泡功能单体和不饱和酯类单体混合溶液，在常温下进行反应0.5～5h；
2)中和反应：反应结束后，加入10％～50％的碱液调节pH至6～7，即得到引气型醚类聚羧酸减水剂，
其中所述酯化产物包括具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸的酯化产物，所述稳泡功能单体为具有双键、酯基和磺酸根的单体。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述具有酰胺、双羟基的单体为以下化合物A：



其中，R为CH3～C18H37烷基，
所述具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸的酯化产物通过以下方法制备：
将不饱和酸、化合物A加入第二反应容器中混合，在氮气条件下，加入催化剂、阻聚剂，并调节温度至50～200℃，反应0.5～10h，即得到具有酰胺、双羟基的单体与不饱和酸的酯化产物。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述不饱和酸为丙烯酸、马来酸酐或富马酸。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述催化剂选自硫酸铈、三氧化二锑、对甲苯磺酸及其组合。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述阻聚剂选自4-羟基哌啶醇氧自由基、4-叔丁基邻苯二酚、甲基对苯二酚及其组合。


6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述不饱和酸和化合物A的摩尔比为1～2.5:1，所述催化剂的用量为不饱和酸和化合物A总质量的0.1％～10％，所述阻聚剂的用量为不饱和酸和化合物A总质量的0.1％～10％。


7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述稳泡功能单体为油酰羟...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小芳，柯余良，方云辉，史艳娜，郭元强，
申请(专利权)人：科之杰新材料集团有限公司，重庆建研科之杰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35