【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固体减水剂，具体涉及一种固体磺酸类减水剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，我国建筑行业规模迅速扩大，表现出体量大，发展快等特征，对混凝土的需求进一步增大，同时，大规模的建设项目由工业密集的东部沿海区域，扩展为工业相对落后的中西部区域，甚至扩展到东南亚，中亚等海外地区。作为混凝土主要外加剂的减水剂也蓬勃发展，市场连年扩大，需求量一升再升。而相较于工业发达的沿海城市，工业相对落后的其他地区则出现产业不匹配，化工原料匮乏等严重影响减水剂生产的问题，不得不从路程遥远的地区运送减水剂成品。
2、常规型号的聚羧酸减水剂产品含量一般在40-50％，其余则多为水。短距离运输中，运输成本占比较低；但是随着运输距离的延长，运输成本逐渐提高，其占比也相对提高，压缩了生产企业的利润，严重制约了生产企业的积极性与产能不发达地区的发展。因此，降低运输成本，则成为解决问题的关键。减水剂产品中50-60％的水分成为影响运输成本及减水剂用料成本最关键的因素，除去多余水分则成为降低运输成本的最有效的措施。
3、国内固体聚羧酸系高效减水剂研究目前还处于起步阶段，尚未有减水剂固化技术实力非常领先的企业，极少数研发固体减水剂的企业也尚未有较为成熟的固体减水剂产品。因此固体减水剂的研发不仅具有广阔的应用市场，还具有一定的利润空间。
4、目前固体减水剂的研发思路较多，主要使用的固化技术有喷雾干燥法，本体聚合法和渗透膜过滤法。但尚未有一种技术占据主流，各种固化方式均处于开发阶段，且均有自身难点。
5、喷雾
6、本体聚合法的优点是高温下直接合成固含量100％的减水剂，无需多余的除水成本。缺点主要有以下几点：一是本体聚合需要融化聚醚，反应温度较高，聚醚双键容易失活；二是反应物料粘度较大，丙烯酸与引发剂难以分散均匀，造成局部高温与暴聚，严重时甚至会损坏设备；三是换热困难，自由基聚合的热量难以排出，小试、中试、放大生产这三者之间存在极大的区别。
7、渗透膜过滤法是先使用渗透膜过滤部分水分，再使用蒸馏除去剩余水分。优点是过滤膜能重复利用，其过滤出来的水分无需升温与汽化，能耗降低。此法相对节能环保，但是有两个主要缺点：一是产线建设成本高，投资更大，且膜损坏后需要及时地成批更换；二是膜损坏后难以及时发现，造成物料损失。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种固体磺酸类减水剂及其制备方法和应用。所述固体磺酸类减水剂的制备方法简单，且能够通过改变原料中含有羟基的饱和聚醚类大单体、或含有氨基的饱和聚醚类大单体的分子量调整合成减水剂的性能，使其具备优异的降粘效果或早强效果。
2、本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种固体磺酸类减水剂，所述固体磺酸类减水剂由含有羟基的饱和聚醚类大单体、或含有氨基的饱和聚醚类大单体与含有苯磺酸基团的聚合物，在减压蒸馏条件下进行磺化反应得到。
4、所述减压蒸馏的条件为：0～5000pa、120～180℃减压蒸馏3～6h；
5、所述含有苯磺酸基团的聚合物与含有羟基的饱和聚醚类大单体的质量比为100：(150～400)；
6、所述含有苯磺酸基团的聚合物与含有氨基的饱和聚醚类大单体的质量比为100：(150～400)。
7、所述含有羟基的饱和聚醚类大单体为聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇单乙醚、甲氧基聚乙二醇单甲醚中的至少一种。
8、所述含有氨基的饱和聚醚类大单体为氨基聚乙二醇单甲醚、氨基聚乙二醇单乙醚中的至少一种。
9、所述含有苯磺酸基团的聚合物为苯磺酸聚合物i、苯磺酸聚合物ii中的至少一种；
10、所述苯磺酸聚合物i的结构式为：其中r1为-h，-ch3，ch3ch2-，c6h5-中的一种，n为20～50；
11、所述苯磺酸聚合物ii的结构式为：其中，r2为-ch2-，-ch2ch2-，-c6h4-中的一种，m为10-25。
12、所述含有羟基的饱和聚醚大单体分子量为800-5000。
13、所述含有氨基的饱和聚醚大单体分子量为800-5000。
14、所述含有苯磺酸基团的聚合物分子量为5000-15000。
15、本专利技术还提供了所述固体磺酸类减水剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将由含有羟基的饱和聚醚类大单体、或含有氨基的饱和聚醚类大单体与含有苯磺酸基团的聚合物混合，加热至熔融，然后进行减压蒸馏，保持反应釜内气压为0～5kpa，反应温度为120～180℃，反应时间3～6h，结束后趁热取出物料，冷却后切片。
16、采用上述制备方法制备得到的固体磺酸类减水剂的重均分子量为3万-8万。
17、本专利技术还提供了所述的固体磺酸类减水剂作为混凝土添加剂的应用。
18、本专利技术提供的固体磺酸类减水剂由含有羟基的饱和聚醚类大单体、或含有氨基的饱和聚醚类大单体与含有苯磺酸基团的聚合物，在减压蒸馏条件下进行磺化反应得到。苯磺酸聚合物的功能有三点：一是提供减水剂主链结构，搭建减水剂分子框架；二是提供磺酸基团，提高减水剂的吸附能力与分散能力；三是提供电离的氢离子，替代催化剂提升磺化反应的速率。因此，在本专利技术中，无需额外的催化剂即可迅速完成反应。含羟基或氨基的饱和聚醚类大单体的功能主要有两点：一是提供羟基/氨基等易磺化的基团，连接主链与侧链，搭建减水剂分子框架；二是提供空间位阻，增强减水剂的分散能力，提高减水剂性能。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
20、本专利技术制备得到的固体磺酸类减水剂产品即为固体减水剂，无需额外的固化工艺，不会造成性能损失。且可通过改变含羟基或氨基的饱和聚醚类大单体的分子量调整合成减水剂的性能，当采用mn＜1000的小分子量的聚醚单体时，能够增强减水剂的降粘效果；而当采用mn＞3000的大分子量的聚醚单体时，则能增强减水剂的早强效果。
21、本专利技术中所述固体磺酸类的合成原料简单，仅有提供磺酸基团的苯磺酸聚合物以及提供羟基/氨基的饱和聚醚类大单体。苯磺酸聚合物中，由于苯环结构通过σ键与磺酸基团连接，起到吸电子效应，增强了磺酸基团的酸性，能使h+离去，产生催化中心，无需额外加入催化剂。
22、本专利技术中固体磺酸类减水剂的合成工艺简单，将两种物料分别接入反应釜中之后，即可无需任何人工操作，反应结束后将液态减水剂打入切片机即可，有效降低人力成本与人员操作难度。
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1.一种固体磺酸类减水剂，其特征在于，所述固体磺酸类减水剂由含有羟基的饱和聚醚类大单体、或含有氨基的饱和聚醚类大单体与含有苯磺酸基团的聚合物，在减压蒸馏条件下进行磺化反应得到。
2.根据权利要求1所述的固体磺酸类减水剂，其特征在于，所述减压蒸馏的条件为：0～5000Pa、120～180℃减压蒸馏3～6h；所述含有苯磺酸基团的聚合物与含有羟基的饱和聚醚类大单体的质量比为100：(150～400)；所述含有苯磺酸基团的聚合物与含有氨基的饱和聚醚类大单体的质量比为100：
3.根据权利要求1所述的固体磺酸类减水剂，其特征在于，所述含有羟基的饱和聚醚类大单体为聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇单乙醚、甲氧基聚乙二醇单甲醚中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的固体磺酸类减水剂，其特征在于，所述含有氨基的饱和聚醚类大单体为氨基聚乙二醇单甲醚、氨基聚乙二醇单乙醚中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的固体磺酸类减水剂，其特征在于，所述含有苯磺酸基团的聚合物为苯磺酸聚合物I、苯磺酸聚合物II中的至少一种；
6.根据权利要求1或3所述的固体磺酸类
7.根据权利要求1或4所述的固体磺酸类减水剂，其特征在于，所述含有氨基的饱和聚醚大单体分子量为800-5000。
8.根据权利要求1或5所述的固体磺酸类减水剂，其特征在于，所述含有苯磺酸基团的聚合物分子量为5000-15000。
9.如权利要求1-8任意一项所述的固体磺酸类减水剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将由含有羟基的饱和聚醚类大单体、或含有氨基的饱和聚醚类大单体与含有苯磺酸基团的聚合物混合，加热至熔融，然后进行减压蒸馏，保持反应釜内气压为0～5kPa，反应温度为120～180℃，反应时间3～6h，结束后趁热取出物料，冷却后切片。
10.如权利要求1-8任意一项所述的固体磺酸类减水剂作为混凝土添加剂的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种固体磺酸类减水剂，其特征在于，所述固体磺酸类减水剂由含有羟基的饱和聚醚类大单体、或含有氨基的饱和聚醚类大单体与含有苯磺酸基团的聚合物，在减压蒸馏条件下进行磺化反应得到。
2.根据权利要求1所述的固体磺酸类减水剂，其特征在于，所述减压蒸馏的条件为：0～5000pa、120～180℃减压蒸馏3～6h；所述含有苯磺酸基团的聚合物与含有羟基的饱和聚醚类大单体的质量比为100：(150～400)；所述含有苯磺酸基团的聚合物与含有氨基的饱和聚醚类大单体的质量比为100：
3.根据权利要求1所述的固体磺酸类减水剂，其特征在于，所述含有羟基的饱和聚醚类大单体为聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇单乙醚、甲氧基聚乙二醇单甲醚中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的固体磺酸类减水剂，其特征在于，所述含有氨基的饱和聚醚类大单体为氨基聚乙二醇单甲醚、氨基聚乙二醇单乙醚中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的固体磺酸类减水剂，其特征在于，所述含有苯...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵畅，陈烽，钱珊珊，司宏振，宋南京，曹卫华，朱志强，
申请(专利权)人：安徽海螺材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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