一种聚乙烯醇改性多功能型粉体保坍剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯醇改性多功能型粉体保坍剂及其制备方法，其制备方法为：首先将聚乙烯醇与对卤素苯甲酸进行醚化反应制备含羧基中间体；其次将含羧基中间体与端氨基改性聚醚进行酰胺化反应制备长侧链中间体，然后将长侧链中间体进行苯甲酰胺的邻位C

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯醇改性多功能型粉体保坍剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水泥混凝土用外加剂
，具体涉及一种聚乙烯醇改性多功能型粉体保坍剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]第三代混凝土减水剂聚羧酸类减水剂可以通过调控合适的分子量、侧链长度和密度以及不同单体的比例，满足不同的施工需求，现已成为当今市场上主流的混凝土外加剂。市场上现有的聚羧酸类外加剂多为10％～50％的水剂，固体外加剂多用于干混砂浆、灌浆料以及降低长距离运输产生的高成本等场合。随着现场应用要求越来越细化，高性能粉体保坍剂的研发及推广变得更有意义。
[0003]目前固体减水剂主要通过本体聚合和干燥脱水的方式获得。其中，本体聚合体系具有单体浓度高、粘度大、物料均匀性差、散热难的缺点，活性末端容易包埋，高温时容易破坏双键，大单体转化率低，极易出现丙烯酸自聚等问题，因而本体聚合法规模化制备固体聚羧酸系减水剂的产业化发展仍未实现。
[0004]专利公开号为CN107987229A的专利公开了一种保坍型高性能固体聚羧酸减水剂及其制备方法和用途，该专利技术采用本体聚合方式，整个过程中不使用任何溶剂或介质，反应在室温条件下进行，克服了以往固体聚羧酸合成过程中必须高温熔化，高温下聚合的缺点。但是该体系本体聚合过程中的放热难以控制，易出现后期粘度大、单体自聚等问题。专利公开号为CN111533852A的专利公开了一种固体聚羧酸减水剂及其制备方法，该方法主要为向体系中添加非反应型增溶剂，降低反应体系的粘度，增加物料之间的混合均匀程度。但是非反应型增溶剂的加入也降低了整个体系的有效组分，且不能从根本上解决本体聚合后期粘度大、小单体自聚以及放热大等问题。专利公开号CN111362613A的专利公开了固体聚羧酸保坍剂及其制备方法，该方法是通过对单体改性，再升温进行本体聚合制备，制备的粉体保坍剂具有较好的保坍以及降粘的效果。
[0005]除本体聚合之外，喷雾干燥也是常用的制备固体减水剂的方式。喷雾干燥主要是通过对水剂减水剂进行通热气流快速干燥而成粉的方法，此方法能耗高，且需要加一定的抗结剂防止喷雾过程粉体相互粘连，因为此方式获得的粉体减水剂水溶性差，有效成分损失大，整体效果对比成粉前的水剂较差。例如，专利公开号CN111362615A的专利公开了一种粉末状减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法、专利公开号CN109535340A的专利公开了一种粉末状早强型聚羧酸减水剂及其制备方法，该类专利技术在胶凝体系中具有良好的流动性，不易结块，且储存稳定性好。但是为了保证颗粒不团聚，它们分别加入了钙镁类膨胀剂和纳米膨胀剂作为隔离剂，这也就降低了减水剂中的有效组分，影响使用性能。
[0006]此外，专利公开号CN107739424A的专利公开了一种固体保坍聚羧酸减水剂及其制备方法，该方法中加入了1～8％的水做溶剂，反应过程中虽然能在一定程度上降低体系粘度，但水的引入使得固体减水剂成品易发粘结块，难以使用及存储。专利公开号CN114685799A的专利公开了一种固体缓蚀型聚羧酸减水剂及其制备方法利是通过对含吸
附基团的主链进行接枝制备，随后切片得到成品。该方法条件温和，无需喷雾干燥，能耗低。

技术实现思路

[0007]1.所要解决的技术问题：
[0008]针对上述技术问题，本专利技术提供一种聚乙烯醇改性多功能型粉体保坍剂及其制备方法，直接以保水性能优异的聚乙烯醇为原料进行改性，整个制备过程相对于本体聚合，克服了聚合过程中放热大的问题，原料利用率高。而相对于喷雾干燥等对水剂产品进行脱水的方式，本专利技术无需额外添加抗结剂等组分，可以保证有效组分近百分之百，且溶解速率极高。本专利技术在保坍剂中引入了刚性基团，降低混凝土中水的表面张力，降低水分蒸发的收缩力，达到了抗裂减缩的目的，并通过引入异喹啉酮达到了自抗菌的目的。因而本专利技术开发出的此款保持性好、生产过程安全简单、同时具有优异的保水、抗裂减缩、自抗菌等功能的粉体保坍剂有相当广阔的应用前景。
[0009]2.技术方案：
[0010]一种聚乙烯醇改性多功能型粉体保坍剂，其特征在于：粉体保坍剂具有如下结构：
[0011][0012]其中，聚合度x、y和n均各自独立地为1～200；R1和R2均为H、含1～10个碳原子烷基、含1～10个碳原子羟烷基、含1～10个碳原子的羧基、含1～10个碳原子的酯基、苯基或苯基衍生物中的一种或多种的组合，且R1和R2中至少有一个为含1～10个碳原子的酯基；R3为O或O
‑
(CH2)
z
中的一种或两种的组合，其中z为1～10。
[0013]一种聚乙烯醇改性多功能型粉体保坍剂的制备方法，包括以下步骤：
[0014]步骤一：将聚乙烯醇与对卤素苯甲酸中加入溶剂1，熔融状态下用缚酸剂1进行williamson醚化反应制备含羧基中间体；
[0015]步骤二：在60～120℃温度下，将含羧基中间体与端氨基改性聚醚在负压下用催化剂1进行酰胺化反应制备长侧链中间体，然后40～130℃温度下，将长侧链中间体与含功能基团炔烃混合，加入溶剂2，用催化剂2、缚酸剂2和氧化剂反应4～20h进行偶联成环构建功能基团，制备出目标保坍剂；
[0016]步骤三：反应结束后使用切片机进行切片，随后再用粉碎机对片状保坍剂进行粉碎，得到粉体保坍剂。
[0017]进一步地，所述的聚乙烯醇分子量为1000～50000，醇解度大于50％；所述的对卤
素苯甲酸为对氟苯甲酸、对氯苯甲酸、对溴苯甲酸、对碘苯甲酸、对氯甲基苯甲酸、对溴甲基苯甲酸中任意一种或多种的组合。
[0018]进一步地，所述的溶剂1为乙腈、甲醇、乙醇、叔丁醇、丙酮、二氯甲烷、氯仿、二甲基亚砜、N，N
‑
二甲基甲酰胺或1,2
‑
二氯乙烷中任意一种或多种的组合；所述的缚酸剂1为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢二钠、碳酸氢二钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锂、二乙胺、三乙胺、吡啶、4
‑
二甲氨基吡啶、N,N'
‑
二环己基碳酰亚胺中任意一种或多种的组合。
[0019]进一步地，所述的端氨基改性聚醚的结构为：
[0020][0021]其中，聚合度n为1～200。
[0022]进一步地，所述的催化剂1为硫酸、磷酸、硼酸、对甲苯磺酸、硫酸铁、三乙基苄基氯化铵、4
‑
二甲氨基吡啶、吡咯烷基吡啶、N,N'
‑
二环己基碳酰亚胺、1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐中任意一种或多种的组合。
[0023]进一步地，所述含功能基团炔烃为丙炔酸、2
‑
丁炔酸、2
‑
戊炔酸、2
‑
庚炔酸、2
‑
辛炔酸、3
‑
丁炔酸、4
‑
戊炔酸、5
‑
己炔酸、6
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯醇改性多功能型粉体保坍剂，其特征在于：粉体保坍剂具有如下结构：其中，聚合度x、y和n均各自独立地为1～200；R1和R2均为H、含1～10个碳原子烷基、含1～10个碳原子羟烷基、含1～10个碳原子的羧基、含1～10个碳原子的酯基、苯基或苯基衍生物中的一种或多种的组合，且R1和R2中至少有一个为含1～10个碳原子的酯基；R3为O或O
‑
(CH2)
z
中的一种或两种的组合，其中z为1～10。2.一种聚乙烯醇改性多功能型粉体保坍剂的制备方法，用于制备如权利要求1所述的粉体保坍剂，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：将聚乙烯醇与对卤素苯甲酸中加入溶剂1，熔融状态下用缚酸剂1进行williamson醚化反应制备含羧基中间体；步骤二：在60～120℃温度下，将含羧基中间体与端氨基改性聚醚在负压下用催化剂1进行酰胺化反应制备长侧链中间体，然后40～130℃温度下，将长侧链中间体与含功能基团炔烃混合，加入溶剂2，用催化剂2、缚酸剂2和氧化剂反应4～20h进行偶联成环构建功能基团，制备出目标保坍剂；步骤三：反应结束后使用切片机进行切片，随后再用粉碎机对片状保坍剂进行粉碎，得到粉体保坍剂。3.根据权利要求2所述的一种聚乙烯醇改性多功能型粉体保坍剂的制备方法，其特征在于：所述的聚乙烯醇分子量为1000～50000，醇解度大于50％；所述的对卤素苯甲酸为对氟苯甲酸、对氯苯甲酸、对溴苯甲酸、对碘苯甲酸、对氯甲基苯甲酸、对溴甲基苯甲酸中任意一种或多种的组合。4.根据权利要求2所述的一种聚乙烯醇改性多功能型粉体保坍剂的制备方法，其特征在于：所述的溶剂1为乙腈、甲醇、乙醇、叔丁醇、丙酮、二氯甲烷、氯仿、二甲基亚砜、N，N
‑
二甲基甲酰胺或1,2
‑
二氯乙烷中任意一种或多种的组合；所述的缚酸剂1为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢二钠、碳酸氢二钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锂、二乙胺、三乙胺、吡啶、4
‑
二甲氨基吡啶、N,N'
‑
二环己基碳酰亚胺中任意一种或多种的组合。5.根据权利要求2所述的一种聚乙烯醇改性多功能型粉体保坍剂的制备方法，其特征在于：所述的端氨基改性聚醚的结构为：
其中，聚合度n为1～200。6.根据权利要求2所述的一种聚乙烯醇改性多功能型粉体保坍剂的制备方法，其特征在于：所述的催化剂1为硫酸、磷酸、硼酸、对甲苯磺酸、硫酸铁、三乙基苄基氯化铵、4
‑
二甲氨基吡啶、吡咯烷基吡啶、N,N'
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：卢通，王学川，于鹏程，屈浩杰，郑修宝，钱程，郑春扬，
申请(专利权)人：江苏奥莱特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：