專(zhuān)利名稱(chēng)：聚羧酸系引氣高效混凝土減水劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備高效混凝土減水劑的技術(shù)范疇，具體地講，涉及到制備引氣高效混凝土減水劑的技術(shù)范疇。
在混凝土工程中，利用混凝土外加劑改善混凝土性能越來(lái)越得到人們的重視，特別是在水利工程、道路工程中，對(duì)混凝土耐久性則有著更高的要求，利用混凝土減水劑和引氣劑提高混凝土耐久性已成為改善混凝土性能的一種重要途徑。提高混凝土耐久性主要體現(xiàn)在使混凝土具有較高的抗凍融性能、抗?jié)B性能及較低的氯離子滲透性能等。在混凝土減水劑產(chǎn)品中，分普通混凝土減水劑、高效混凝土減水劑、引氣混凝土減水劑等。目前我國(guó)的混凝土減水劑主要以萘系和蜜胺系產(chǎn)品為主流，引氣高效減水劑尚未見(jiàn)到，也沒(méi)有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。萘系和蜜胺系混凝土減水劑的主要缺點(diǎn)是引氣小，產(chǎn)生耐久性差。國(guó)外特別是在日本，引氣高效減水劑已在水利、道路等要求高耐久性的混凝土工程中得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品類(lèi)型主要是馬來(lái)酐系，即利用烯丙基氯或其它含雙鍵的烴基氯與環(huán)氧乙烷反應(yīng)接入雙鍵，再與馬來(lái)酐反應(yīng)。以日本為例，引氣高效混凝土減水劑的合成方法分為兩步完成。具體步驟如下第一步用氮?dú)馇逑锤邏焊螅诘獨(dú)獗Ｗo(hù)條件下，用甲醇鈉作催化劑，向反應(yīng)容器內(nèi)的甲醇中緩慢通入環(huán)氧乙烷，保持140℃、0.05～0.5MPa壓力下反應(yīng)，然后，將反應(yīng)混合物冷卻至室溫，向反應(yīng)容器內(nèi)加入NaOH，升溫至110℃，保持20mmHg壓力脫水。隨后，將氮?dú)鈮毫υ鲋?.1MPa，緩慢向混合物中加入一定量的烯丙基氯并攪拌。從反應(yīng)開(kāi)始4小時(shí)后，當(dāng)混合物堿度降低至一個(gè)穩(wěn)定值時(shí)，可認(rèn)為反應(yīng)停止，用HCl中和混合物，分離副產(chǎn)物鹽類(lèi)即可得到烯丙基醚，這是下一步反應(yīng)的原料。
第二步以甲苯作為溶劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在帶有冷凝的反應(yīng)容器中，以第一步反應(yīng)所生成的烯丙基醚為原料，與馬來(lái)酸酐進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合溫度為80℃，攪拌使之反應(yīng)4個(gè)小時(shí)后，在110℃、10mmHg壓力下，蒸除甲苯溶劑，得到透明粘性液體為最終產(chǎn)物。由此可見(jiàn)，馬來(lái)酐系引氣高效混凝土減水劑生產(chǎn)制備十分復(fù)雜，而且反應(yīng)過(guò)程對(duì)設(shè)備的要求很高。
本發(fā)明的目的就是要制備一種合成工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件易于控制的引氣高效混凝土減水劑。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的聚羧酸系引氣高效減水劑的合成方法分兩步進(jìn)行第一步是通過(guò)酯交換反應(yīng)，選用EO數(shù)為6～12范圍內(nèi)的甲基聚氧乙烯醚為主要原料，其分子結(jié)構(gòu)式為 以對(duì)甲苯磺酸為催化劑、以對(duì)苯二酚為阻聚劑，使甲基丙烯酸甲酯與甲基聚氧乙烯醚進(jìn)行酯交換反應(yīng)以引入可聚合雙鍵。然后進(jìn)行第二步反應(yīng)，加入甲基丙烯酸、以過(guò)氧化二苯甲酰為引發(fā)劑、以丁酮為溶劑進(jìn)行聚合反應(yīng)。完畢后用氫氧化鈉(或氫氧化鉀)溶液使產(chǎn)物溶解配成溶液。其原料配方(重量百分比，括號(hào)內(nèi)為較優(yōu)配比)為甲基聚氧乙烯醚39～46.2％(42.03％)；甲基丙烯酸甲酯8.5～15％(9.77％)；甲基丙烯酸9～16％(15.44％)；對(duì)甲苯磺酸3～4％(3.91％)；對(duì)苯二酚 0.08～0.13％(0.12％)；過(guò)氧化二苯甲酰1.9～3.5％(2.93％)；丁酮19～28％(23.45％)；氫氧化鈉(或氫氧化鉀)1.9～3.5％(2.35％)。
第一步用甲基丙烯酸甲酯與甲基聚氧乙烯醚發(fā)生酯交換反應(yīng)以在甲基聚氧乙烯醚長(zhǎng)鏈上引入雙鍵，反應(yīng)式如下 具體工藝方法是將甲基聚氧乙烯醚、對(duì)苯二酚、對(duì)甲苯磺酸放入反應(yīng)容器內(nèi)，在85±3℃的溫度下，攪拌使對(duì)苯二酚和對(duì)甲苯磺酸完全溶解后，向容器內(nèi)滴加甲基丙烯酸甲酯，控制滴速，在15±5分鐘內(nèi)滴完，然后保持溫度在85±3℃范圍內(nèi)，反應(yīng)8±0.5小時(shí)。反應(yīng)生成甲基丙烯酸甲基聚氧乙烯醚酯，其分子結(jié)構(gòu)中含有可聚合雙鍵。
第二步以丁酮為溶劑、過(guò)氧化二苯甲酰為引發(fā)劑，使第一步的反應(yīng)產(chǎn)物(即甲基丙烯酸甲基聚氧乙烯醚酯)與甲基丙烯酸發(fā)生聚合反應(yīng)。該步反應(yīng)的反應(yīng)式如下
具體工藝方法如下首先向第一步產(chǎn)物(即甲基丙烯酸甲基聚氧乙烯醚酯)中加入丁酮總量的20-30％，溫度控制在83±3℃，攪拌。然后用其余的丁酮溶解甲基丙烯酸和過(guò)氧化二苯甲酰(BPO)后向甲基丙烯酸甲基聚氧乙烯醚酯中滴加，以發(fā)生聚合反應(yīng)。控制滴速，使之在1.5±0.5小時(shí)內(nèi)滴完，控制反應(yīng)溫度為83±3℃范圍內(nèi)，反應(yīng)3±0.3小時(shí)。待反應(yīng)基本完畢后，在80±5℃條件下減壓蒸餾，以蒸除溶劑，得到透明棕紅色產(chǎn)物，這就是本引氣型高效減水劑的有效成分。該產(chǎn)物易溶于堿液而難溶于水，為便于使用和儲(chǔ)存，需要用氫氧化鈉(或氫氧化鉀)溶液溶解該聚合產(chǎn)物，以配制成固含量為40％的溶液，此即本發(fā)明的聚羧酸系引氣高效混凝土減水劑。
本發(fā)明的聚羧酸系引氣高效混凝土減水劑與馬來(lái)酐系引氣高效減水劑相比，用烯丙基氯或其它含雙鍵的烴基氯與環(huán)氧乙烷反應(yīng)接入雙鍵，反應(yīng)條件苛刻，不易控制。而本發(fā)明的聚羧酸系引氣高效混凝土減水劑的合成是利用甲基聚氧乙烯醚，采用酯交換反應(yīng)加入雙鍵，反應(yīng)條件易于控制。此外，采用馬來(lái)酐系引氣高效減水劑配制的混泥土的含氣量一般在4～5％，28天抗壓強(qiáng)度一般為空白樣的100～107％，而采用本發(fā)明的聚羧酸系引氣高效混凝土減水劑配制的混泥土，當(dāng)該減水劑摻加量為水泥重量的1.5％時(shí)，其含氣量一般在4～7％，減水率可達(dá)30％,28天抗壓強(qiáng)度為空白樣的110～126％。
權(quán)利要求
1．一種引氣高效混凝土減水劑的合成工藝，其特征在于合成方法分兩步進(jìn)行，第一步是通過(guò)酯交換反應(yīng)，選用EO數(shù)為6～12范圍內(nèi)的甲基聚氧乙烯醚為主要原料，以對(duì)甲苯磺酸為催化劑、以對(duì)苯二酚為阻聚劑，使甲基丙烯酸甲酯與甲基聚氧乙烯醚進(jìn)行酯交換反應(yīng)以引入可聚合雙鍵。然后進(jìn)行第二步反應(yīng)，加入甲基丙烯酸、以過(guò)氧化二苯甲酰為引發(fā)劑、以丁酮為溶劑進(jìn)行聚合反應(yīng)。完畢后用氫氧化鈉(或氫氧化鉀)溶液使產(chǎn)物溶解配成溶液。
2．根據(jù)權(quán)利要求1其所述的引氣高效混凝土減水劑的合成工藝，其特征在于原料配方(重量百分比，括號(hào)內(nèi)為較優(yōu)配比)為甲基聚氧乙烯醚39～46.2％(42.03％)；甲基丙烯酸甲酯8.5～15％(9.77％)；甲基丙烯酸9～16％(15.44％)；對(duì)甲苯磺酸3～4％(3.91％)；對(duì)苯二酚 0.08～0.13％(0.12％)；過(guò)氧化二苯甲酰1.9～3.5％(2.93％)；丁酮 19～28％(23.45％)；氫氧化鈉(或氫氧化鉀)1.9～3.5％(2.35％)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的引氣高效混凝土減水劑的合成工藝，其特征在于第一步用甲基丙烯酸甲酯與甲基聚氧乙烯醚發(fā)生酯交換反應(yīng)以在甲基聚氧乙烯醚長(zhǎng)鏈上引入雙鍵，反應(yīng)式如下 具體工藝方法是將甲基聚氧乙烯醚、對(duì)苯二酚、對(duì)甲苯磺酸放入反應(yīng)容器內(nèi)，在85±3℃的溫度下，攪拌使對(duì)苯二酚和對(duì)甲苯磺酸完全溶解后，向容器內(nèi)滴加甲基丙烯酸甲酯，控制滴速，在15±5分鐘內(nèi)滴完，然后保持溫度在85±3℃范圍內(nèi)，反應(yīng)8±0.5小時(shí)。反應(yīng)生成甲基丙烯酸甲基聚氧乙烯醚酯，其分子結(jié)構(gòu)中含有可聚合雙鍵。第二步以丁酮為溶劑、過(guò)氧化二苯甲酰為引發(fā)劑，使第一步的反應(yīng) 產(chǎn)物(即甲基丙烯酸甲基聚氧乙烯醚酯)與甲基丙烯酸發(fā)生聚合反應(yīng)。該步反應(yīng)的反應(yīng)式如下具體工藝方法如下首先向第一步產(chǎn)物(即甲基丙烯酸甲基聚氧乙烯醚酯)中加入丁酮總量的20-30％，溫度控制在83±3℃，攪拌。然后用其余的丁酮溶解甲基丙烯酸和過(guò)氧化二苯甲酰(BPO)后向甲基丙烯酸甲基聚氧乙烯醚酯中滴加，以發(fā)生聚合反應(yīng)?？刂频嗡?，使之在1.5±0.5小時(shí)內(nèi)滴完，控制反應(yīng)溫度為83±3℃范圍內(nèi)，反應(yīng)3±0.3小時(shí)。待反應(yīng)基本完畢后，在80±5℃條件下減壓蒸餾，以蒸除溶劑，得到本發(fā)明的聚羧酸系引氣高效混凝土減水劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚羧酸系引氣高效混凝土減水劑的制備方法。該混凝土減水劑是以甲基聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸等為原料，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)制備的合成方法簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件易于控制的引氣高效混凝土減水劑。當(dāng)該減水劑摻加量為水泥重量的1.5%時(shí)，配制的混泥土含氣量一般在4～7%，減水率可達(dá)30%，28天抗壓強(qiáng)度為空白樣的110～126%。
文檔編號(hào)C04B24/28GK1316398SQ0010359
公開(kāi)日2001年10月10日 申請(qǐng)日期2000年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月4日
發(fā)明者郭保文, 尉家臻, 王傳印 申請(qǐng)人:北京市建筑材料科學(xué)研究院