一种粉体生物基减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种粉体生物基减水剂及其制备方法，包括以下组分：不饱和羧酸10～25％、不饱和酸酐10～20％、聚乙二醇20～40％、多羟基生物质10～50％、催化剂1～3％，阻聚剂200～500ppm，引发剂0.2～1.0％、链转移剂1.0～2.0％，所有原料质量百分比之和为100％。本发明专利技术利用多羟基生物质原料、聚乙二醇与不饱和羧酸、不饱和酸酐的酯化反应，产生空间位阻，同时多元醇酯化中间产物作为反应型增塑剂，降低体系粘度，提高产品分散性能。本发明专利技术的粉体生物基减水剂分散性好、减水率高、可减少粉体减水剂生产对聚醚类石油化工产品的依赖，实现生物质原料的高值化利用，促进减水剂行业的绿色化和低碳化。和低碳化。

【技术实现步骤摘要】
一种粉体生物基减水剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于混凝土外加剂
，具体涉及一种粉体生物基减水剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着国内城镇化速度的加快，各种砂浆产品包括自流平砂浆、找平砂浆、瓷砖胶以及灌浆料等在民用和工业中越来越多的广泛使用，故对砂浆的性能也提出了更高的要求。聚羧酸减水剂(PCE)作为第三代高性能减水剂，具有掺量小、减水率高、分子结构可设计、环境友好等优点，是现代混凝土实现高性能化和功能化的关键技术。
[0003]但是由于目前市售聚羧酸减水剂大多以固含量为10～50％的液态产品为主，在运输和储存中存在诸多不便，且无法应用于干粉砂浆如自流平砂浆、高强灌浆料、保温砂浆、抹面砂浆、瓷砖粘结砂浆等应用领域。另外，随着全国雾霾区域和时间的急剧增加，对混凝土及砂浆施工领域环保方面也提出了更严格的要求，粉剂聚羧酸的市场优势也逐渐显现。
[0004]目前制备粉体生物基减水剂主要有两种方式：一是将液体聚羧酸减水剂通过喷雾干燥制得，该方法生产效率高，无需改造现有生产设备，但能耗高，产品性能有衰减；二是通过本体聚合方式制备得到粉体减水剂，该方法一步合成，高效低碳，但其技术难度高，传质传热控制难，大多处于实验室合成阶段。目前，不论是粉体还是液体聚羧酸减水剂，其生产原料中聚醚质量达到85％以上，难以满足当前经济环境下市场对产品高性价比的需求以及新时代低碳节能的要求。
[0005]因此，就目前粉体减水剂而言，亟需开发一种低成本、低碳环保的粉体减水剂及其制备方法。利用可再生的天然生物质原料或是生物质的工业副产物，将其资源化利用，应用于粉体减水剂的生产，开发一种粉体生物基减水剂及其制备方法，从而降低粉体减水剂生产成本，促进减水剂行业的绿色化和低碳化。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种粉体生物基减水剂及其制备方法，本专利技术可减少粉体减水剂生产对聚醚类石油化工产品的依赖，同时实现生物质原料的高值化利用，降低粉体减水剂生产成本，促进减水剂行业的绿色化和低碳化；利用多羟基生物质原料、聚乙二醇与不饱和羧酸、不饱和酸酐的酯化反应，产生空间位阻，替代不饱和聚醚；多元醇酯化产物作为反应型增塑剂，降低体系粘度，提高产品分散性能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008]一种粉体生物基减水剂，由不饱和羧酸、不饱和酸酐与多羟基生物质、聚乙二醇在催化剂与阻聚剂作用下经过酯化与自由基聚合反应制得。在所述粉体生物基减水剂中，各原料组分质量百分比如下：
[0009]不饱和羧酸10～25％、不饱和酸酐10～20％、聚乙二醇20～40％、多羟基生物质10～50％、催化剂1～3％，阻聚剂200～500ppm，引发剂0.2～1.0％、链转移剂1.0～2.0％，所
有原料质量百分比之和为100％。
[0010]作为一种优选，所述不饱和羧酸为丙烯酸、反
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丁烯酸、反丁烯二酸和甲基丙烯酸中的至少一种，其含水率﹤0.5％。其中不饱和羧酸的羧基含量越高产物的酯化率越高，生物质原料转化率越高，优选的不饱和羧酸为反丁烯二酸。
[0011]作为一种优选，所述不饱和酸酐为马来酸酐、丁烯酸酐、丙烯酸酐和衣康酸酐中的至少一种。低熔点不饱和酸酐可保证在反应温度条件下以液体形态与生物质原料充分反应，优选的不饱和酸酐为马来酸酐、丙烯酸酐中的至少一种。
[0012]作为一种优选，所述聚乙二醇的数均分子量为2000～6000。选用高分子量的聚乙二醇主要是控制反应活性，以保证生物质原料的充分反应。优选的聚乙二醇分子量为3000～4000。
[0013]作为一种优选，所述多羟基生物质为葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、淀粉、纤维素和木质素及其衍生物中的至少一种。利用酯化反应将生物质原料接枝到活性不饱和单体上，提高其利用率。
[0014]作为一种优选，所述催化剂为硫酸、磷酸、多聚磷酸与对甲苯磺酸中的至少一种。
[0015]作为一种优选，所述阻聚剂为对苯二酚、对苯醌、甲基氢醌与2
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叔丁基对苯二酚中的至少一种。酯化过程中加入少量阻聚剂，防止高活性不饱和单体的自聚，而降低酯化活性。
[0016]作为一种优选，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二苯甲酰中至少一种与偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中至少一种的复合物，两者质量比例范围为1:3～1:1。采用高活性偶氮类引发剂与过氧类引发剂组合使用，
[0017]作为一种优选，所述链转移剂为叔十二烷基硫醇、巯基乙酸、巯基乙醇、巯基丙酸中至少一种。
[0018]本专利技术提供一种粉体生物基减水剂的制备方法，包括以下步骤：
[0019](1)将所述不饱和羧酸、不饱和酸酐与阻聚剂加入到带冷凝管的容器内，在60～70℃条件下，搅拌溶解，制得透明溶液A。
[0020](2)将所述聚乙二醇加入到带分水器的反应容器内，加热溶解，持续搅拌，在1小时内加入所述多羟基生物质，制得粘稠液体B。
[0021](3)将所述透明溶液A加入到所述粘稠液体B中，快速搅拌至均匀，加入催化剂，在70～100℃条件下，反应3～6小时，得到混合液体。
[0022](4)在所述混合液体中依次加入所述链转移剂和所述引发剂，并持续通入氮气，在60～80℃条件下，反应1～3小时，趁热出料，冷却粉碎，制得粉体生物基减水剂。反应1～3小时，趁热出料，冷却粉碎，制得粉体生物基减水剂。
[0023]相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
[0024]1、本专利技术制备方法无需采用不饱和聚醚作为空间位阻结构，利用多羟基生物质原料、聚乙二醇与不饱和羧酸、不饱和酸酐的酯化反应，产生空间位阻，减少对聚醚类石油化工产品的依赖，同时实现生物质原料的高值化利用，降低粉体减水剂生产成本，促进减水剂行业的绿色化和低碳化。
[0025]2、本专利技术制备过程中产生的多元醇酯化产物可作为反应型增塑剂，降低体系粘度，提升物料传质传热效率，提高产品性能。
[0026]3、本专利技术的制备方法为“一锅法”，无需单独滴加反应原料，减少反应过程的传质过程，确保均相反应的匀质性，减少高活性单体的无效自聚，提高产物性能。
[0027]4、本专利技术在聚合过程中加入不易自聚的不饱和酸酐，以降低丙烯酸等高活性单体的自聚，提升反应物高浓度条件下对结构的调控，从而提升产物性能。
[0028]5、本专利技术所涉及的原料均为易得的化工产品，合成过程无需额外添加反应溶剂，环境友好，适合推广应用。
[0029]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
[0030]下面结合实施例、制备例和对比例对本申请作进一步详细说明，本申请涉及的原料均可通过市售获得。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉体生物基减水剂，其特征在于，由不饱和羧酸、不饱和酸酐与多羟基生物质、聚乙二醇在催化剂与阻聚剂作用下经过酯化与自由基聚合反应制得，所述粉体生物基减水剂中各原料组分质量百分比如下：不饱和羧酸10～25％、不饱和酸酐10～20％、聚乙二醇20～40％、多羟基生物质10～50％、催化剂1～3％，阻聚剂200～500ppm，引发剂0.2～1.0％、链转移剂1.0～2.0％，所有原料质量百分比之和为100％。2.根据权利要求1所述的一种粉体生物基减水剂，其特征在于，所述不饱和羧酸为丙烯酸、反
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丁烯酸、反丁烯二酸和甲基丙烯酸中的至少一种，所述不饱和羧酸的含水率﹤0.5％。3.根据权利要求1所述的一种粉体生物基减水剂，其特征在于，所述不饱和酸酐为马来酸酐、丁烯酸酐、丙烯酸酐和衣康酸酐中至少一种。4.根据权利要求1所述的一种粉体生物基减水剂，其特征在于，所述聚乙二醇的数均分子量为2000～6000。5.根据权利要求1所述的一种粉体生物基减水剂，其特征在于，所述多羟基生物质为葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、淀粉、纤维素和木质素及其衍生物中的至少一种。6.根据权利要求1所述的一种粉体生物基减水剂，其特征在于，所述催化剂为硫酸、磷酸、多聚磷酸与对甲苯磺酸中的至少一种。7.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾超，杨文，刘明，张磊，闫松龄，王福涛，裴雪宇，赵潇，张意，亢泽千，
申请(专利权)人：中建西部建设建材科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：