制备粉状聚羧酸超塑化剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备粉状聚羧酸超塑化剂的方法，属于混凝土外加剂领域。该超塑化剂以过硫酸盐、双氧水或以过硫酸盐、双氧水为氧化剂构成的氧化还原体系为引发剂，以不饱和酯类或醚类大单体a、不饱和羧酸或其酸酐b、不饱和酰胺及其衍生物c为反应单体，加入链转移剂d，在20~80℃下进行水溶液聚合制得含固量为40～80%的液体产品。该液体产品经离心式喷雾干燥器喷粉干燥制得粉体聚羧酸超塑化剂。粉体聚羧酸超塑化剂可以广泛应用于灌浆料、干粉砂浆以及粉体涂料的使用中。本发明专利技术通过在反应大单体中引入一定量的环氧丙烷，调整聚羧酸超塑化剂的HLB值，使得最终合成的超塑化剂既具有必要的亲水性，又降低了其保水能力，干燥时易于脱水、储存不易吸水，便于储存运输和使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到制备砂浆和混凝土用粉状高性能超塑化剂的
，具体涉及一种粉状聚羧酸超塑化剂的具体制备方法。
技术介绍
聚羧酸系超塑化剂作为新一代的高性能超塑化剂，具有高减水率、低掺量、新拌混凝土坍落度保持能力好、硬化混凝土收缩小、碱含量低、无氯和清洁环保等特性，已经大量用于各种混凝土结构工程，特别是配制高性能混凝土。但目前使用的都是液态减水剂产品，需要专用的包装、运输和储存装置，其中运输的液态产品中含有5(Γ60%的是随处可得的水分，不仅操作复杂，而且不利于节能减排和降低成本。此外，随着灌浆、干粉砂浆及粉体涂料行业的发展，市场对粉体超塑化剂的需求扩大，液态的聚羧酸超塑化剂在这些行业中的应 用受到限制。由于聚羧酸超塑化剂分子结构中含有大量高亲水性能的羧基、磺酸基及环氧乙烷，故其保水性和吸水性能较其它类型的高效超塑化剂高，采用常规喷雾干燥方法制备粉状聚羧酸超塑化剂存在难以解决的技术问题，例如干燥过程易出现粘壁现象、干燥效率低、粉料高温下易燃、粉状产品易吸潮变粘及粉状产品颗粒流淌性差等。针对制备粉状聚羧酸超塑化剂存在的上述问题，国内外相关领域的研究者进行了针对性研究，并取得了一些成果，但还没有根本性解决上述问题。专利CN101824125A介绍了一种粉体聚羧酸高性能超塑化剂的制备方法。其制备方法为在引发剂和链转移剂存在的条件下，一定摩尔比的大分子量单体和小分子量单体，在一定温度的水溶液中搅拌，进行聚合反应,聚合反应结束后，向反应液中加入碱性化合物，调整pH值为7±1，喷雾干燥而获得粉体聚羧酸高性能超塑化剂。所述的引发剂为过硫酸铵，链转移剂为十二烷基硫醇或巯基丙酸，大分子量单体与小分子量单体的摩尔比控制在1:2. 5 5，温度为75 85°C。所述喷雾干燥是聚羧酸超塑化剂溶液通过离心式喷雾干燥剂的离心盘高速甩出形成雾滴，在进风温度18(T230°C，出风温度8(T12(TC，以及在进风管道同时加入一定量的超细碳酸钙粉或滑石粉防止粉状颗粒粘结。本专利技术虽然解决了液体聚羧酸高性能超塑化剂制成粉状问题，但制成的粉状产品中含有大量的防粘粉状物质，粉状减水剂的有效成分降低，重新溶解成液体时会有不溶物沉淀。此外，本专利技术没有解决粉状聚羧酸超塑化剂易吸潮变粘的问题。专利CN 101962273 A介绍了另外一种粉状聚羧酸超分散剂的制备方法。具体是将超细无机粉体或溶胶加入到聚羧酸聚合物溶液中，并使其均匀混合，得到聚羧酸浆体，然后将得到的聚羧酸浆体通过喷雾干燥方法制成粉状产品；在聚羧酸浆体雾化干燥的同时，还需向干燥室中加入无机隔离剂，防止形成的粉体粘壁和结块，得到粉状聚羧酸超分散剂，其中超细无机粉体的重量可能高达20% ;此专利技术与专利CN 101824125A提到的方法基本相似，只是增加了喷雾前将液体减水剂与无机粉料混合的程序，同样存在粉状减水剂有效成分含量低、不可逆溶解制成液态产品问题。在专利CN 1919772A也介绍了一种粉体聚羧酸减水剂的制备方法，其主要内容是通过对喷雾干燥器进行改进，避免了制粉过程中物料的粘壁现象。在进风温度为12(T200°C，出风温度为5(T110°C工艺条件下，可干燥获得粉体聚羧酸减水剂。本专利技术实际上是对离心喷雾干燥设备进行修改，但本专利技术所述工艺条件下，生产效率低和能耗高等问题没有解决，粉状产物在干燥器中易燃问题依然存在，不宜实现工业化生产。综上所述，制备粉状聚羧酸超塑化剂时存在的根本问题还没有得到解决。本专利技术通过深入研究聚羧酸超塑化剂干燥过程中存在的各种问题，发现普遍存在的聚羧酸超塑化剂脱水困难与其分子结构的固有关系，从改变聚羧酸超塑化剂的分子亲水亲油平衡值(HLB)入手，通过将环氧丙烷引入亲水性强的侧链结构的特定位置中，在不影响聚羧酸超塑化剂整体亲水性的前提下，一定程度上提高了超塑化剂的脱水性能。在保证聚羧酸超塑化剂应用技术性能的同时，克服了聚羧酸超塑化剂不易成粉的弊端，可以采用常见的离心喷雾干燥设备进行粉状聚羧酸减水剂的制备，而且制成的粉状减水剂的有效成分含量高、不宜吸潮、流淌性好，避免了生产过程中粉料吸潮粘壁和粉料堆积引起的着火问题。制成的粉状产品运到现场使用时可以直接使用，也可以将粉状减水剂溶于水再制成液体使用，解决了运输成本和包装等问题，为其进一步推广提供了良好的前提
技术实现思路
本专利技术旨在不降低聚羧酸高分散、减水及保坍效果的前提下，通过改变聚羧酸超塑化剂分子结构中侧链组成结构，提高其易脱水性能，进而提高聚羧酸超塑化剂制粉的产率和生产效率，防止生产过程中粘壁、焦化和自燃等问题。具体制备方法如下以过硫酸盐、双氧水或以过硫酸盐、双氧水为氧化剂构成的氧化还原体系为弓I发齐U，以不饱和酯类或醚类大单体a、不饱和羧酸或其酸酐b、不饱和酰胺及其衍生物c为反应单体，加入链转移剂d，在2(T80°C进行水溶液聚合。聚合反应时间为3飞小时，反应完毕降温至45°C，加入碱性水溶液、三乙醇胺或者乙二胺中和至pH=7 9，得质量分数为40 60%成品。然后将聚羧酸超塑化剂溶液经喷雾干燥方法得到聚羧酸超塑化剂粉剂产品，颗粒粒径范围在20 160 μ m，含水率小于4%。喷雾干燥参数为进风温度150°C 230°C，出风口温度为80°C 120°C，离心转盘转速12000 20000r/min。引发剂及各反应单体的加入方式为一次性加入或滴加加入。其中，各反应物的摩尔比为a:b:c:d=l:2. 0 5. 0:0 5. 0:0 2. O ;引发剂用量与大单体a的摩尔比为O. 05 2:1，并配制成水溶液加入。作为不饱和酯类大单体的例子有丙烯酸或甲基丙烯酸酯化制得大单体；作为不饱和醚类大单体的例子有烯丙基醚类、异丁烯开端或异戊醇开端大单体；且不饱和酯类及醚类大单体除去其带双键端基外，长链由环氧乙烷及环氧丙烷的无规或嵌段聚合物组成。其化学式如下托―—Tc 2Η40·^C 3Η60$— CH1 式( )式(I)中R为大单体的酯类或醚类端基。不饱和酯类或醚类大单体中环氧乙烷与环氧丙烷的比例m:(m+n)=0. f O. 95。不饱和酯类或醚类大单体的环氧乙烷或环氧丙烷的聚合度m+n=l(Tll2。作为不饱和羧酸或其酸酐b的例子有丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、马来酸酐。作为不饱和酰胺及其衍生物c的例子有丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。作为链转移剂的例子有甲基丙烯磺酸钠、丙烯磺酸钠、巯基乙酸、巯基丙酸、正十_■烧基硫醇。本专利技术的有益效果I.从聚羧酸减水剂的分子结构上调整其亲水亲油平衡值，提高了液态减水剂的脱水性能，解决了制粉过程中容易粘壁、焦化和着火问题。制成的粉状减水剂吸水性小、流淌性好，使用方便。2.制成的粉 末状聚羧酸超塑化剂有效成分含量可以高达95 98%，不含不溶性无机粉末材料，可逆溶解成液态产品。3.制成的粉状聚羧酸减水剂引气低，特别适用于制备干粉砂浆、灌浆材料、粉末涂料等，也可广泛用于配制各种混凝土。4.解决了聚羧酸减水剂长距离运输、包装和储存不便问题。大大降低了运输费用和包装费用，具有节能低碳的优点。为了更好地说明本专利技术的
技术实现思路
，列举下列实施例子。但专利技术的内容不仅限于专利技术例所列内容。具体实施例方式权利要求1.一种，其特征在于，包括以下步骤 以过硫酸盐或、双氧水或以过硫酸盐、双氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备粉状聚羧酸超塑化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：以过硫酸盐或、双氧水或以过硫酸盐、双氧水为氧化剂构成的氧化还原体系为引发剂，以不饱和酯类或醚类大单体a、不饱和羧酸或其酸酐b、不饱和酰胺及其衍生物c为反应单体，加入链转移剂d，在20~80℃进行水溶液聚合；聚合反应时间为3~6小时，反应完毕降温至不高于45℃，加入碱性水溶液中和至pH=7~9，出料得质量分数为40~80%成品。引发剂及各反应单体一次性加入或滴加加入；其中，各反应物的摩尔比为a:b:c:d=1:2.0~5.0:0~5.0:0~2.0；引发剂用量与大单体a的摩尔比为0.05~2:1，并配制成水溶液加入。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王子明，李慧群，卢子臣，路芳，刘晓，崔素萍，兰明章，毛倩瑾，王亚丽，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：