緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時(shí)間制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及聚羧酸減水劑，具體涉及一種緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時(shí)間制備方法。該方法包括以下步驟：向容器中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水，常溫?cái)嚢?.5h后，再向其中加入引發(fā)劑和引發(fā)助劑，常溫?cái)嚢?min；同時(shí)滴定丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液、鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液，于1h同時(shí)滴完，滴定完畢后保溫0.5h，采用堿液調(diào)節(jié)pH值至6～7，加入水稀釋至固含量為40%即可。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備簡(jiǎn)易，整個(gè)反應(yīng)過程無需加熱，節(jié)約能源；生產(chǎn)周期僅為2h，大大提高了生產(chǎn)效率，適用范圍廣，合成的緩釋型聚羧酸高性能保坍劑具有摻量少、保坍性能良好、環(huán)境友好等特點(diǎn)。
【專利說明】緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時(shí)間制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚羧酸減水劑，具體涉及一種緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時(shí)間制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)目前大力發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè)，商品混凝土需求旺盛，而作為商品混凝土外加劑之一的聚羧酸減水劑市場(chǎng)份額越來越大。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，減水率高，保坍效果，成本低的產(chǎn)品將擁有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這也是各科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)不斷追求的方向。
[0003]聚羧酸系減水劑在制備過程中，一般要選擇一些帶不同基團(tuán)的單體材料，再按照分子設(shè)計(jì)原則通過加成反應(yīng)將可聚合結(jié)構(gòu)單元合成預(yù)定結(jié)構(gòu)與性能的減水劑，能夠更好地解決混凝土減水、引氣、緩凝、泌水等問題。通常由含羧酸基和聚氧化乙烯基兩種以上的單體，與含磺酸基、酯基或其它基團(tuán)的一些可聚單體通過自由基共聚反應(yīng)合成，在聚合物的分子結(jié)合過程中，不同單體以隨機(jī)或有規(guī)律地聚合在一起，在分子主鏈和側(cè)鏈上引入強(qiáng)極性基團(tuán)如羧基、磺酸基、酯基、聚氧化乙烯基等，使分子具有梳型結(jié)構(gòu)，其特殊的結(jié)構(gòu)決定了它的優(yōu)越性能。
[0004]然而，目前聚羧酸減水劑的生產(chǎn)工藝一般都是在4個(gè)小時(shí)左右，40~90°C溫度條件下進(jìn)行自由基反應(yīng)合成。通過無熱源法合成，節(jié)約了能源，也將大大減少生產(chǎn)成本；縮短反應(yīng)周期，也將大大提高生產(chǎn)效率。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時(shí)間制備方法，該方法以不飽和聚氧乙烯醚、丙烯酸羥乙酯為主要原料，在常溫溫度下，短時(shí)間合成出一種具有緩釋高保坍性能的聚羧酸減水劑，解決目前聚醚型聚羧酸減水劑保坍能力不足問題。
[0006]本發(fā)明所述的緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時(shí)間制備方法，包括以下步驟:
[0007](I)向容器中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水，常溫?cái)嚢?.5h ；
[0008](2)向步驟(1)得到的溶液中加入引發(fā)劑和引發(fā)助劑，常溫?cái)嚢?min;
[0009](3)將丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)溶于水，得到丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液；將鏈轉(zhuǎn)移劑溶于水得到鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液；
[0010](4)向步驟(2)得到的溶液中，同時(shí)滴定丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液、鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液，于Ih同時(shí)滴完；
[0011](5)滴定完畢后保溫0.5h，采用堿液調(diào)節(jié)pH值至6~7，加入水稀釋至固含量為40%即可。
[0012]其中，優(yōu)選技術(shù)方案如下:
[0013]步驟(1)中所述的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水的質(zhì)量比為I~1.1:1。[0014]步驟(2)中所述的引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。
[0015]步驟(2)中所述的引發(fā)助劑為亞硫酸氫鈉、吊白塊或維生素C中的一種或多種。所述的吊白塊的化學(xué)名稱為二水合次硫酸氫鈉甲醛或二水甲醛合次硫酸氫鈉。
[0016]步驟(2沖所述的引發(fā)劑和引發(fā)助劑的質(zhì)量比1:0.2~0.4，甲基烯丙基聚氧乙烯醚和引發(fā)劑的質(zhì)量比1:0.01~0.015。
[0017]步驟(3)中所述的丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液的質(zhì)量百分比濃度為40~60%
[0018]步驟(3)中所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸、巰基丙酸或異丙醇中的一種或多種，鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液的質(zhì)量百分比濃度為I~20%。
[0019]甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸的質(zhì)量比1:0.05~0.1，丙烯酸和丙烯酸羥乙酯的質(zhì)量比1:1~1.4，丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比1:0.1~0.3，丙烯酸和鏈轉(zhuǎn)移劑的質(zhì)量比1:0.1~0.3。
[0020]步驟(5)中所述的堿液為30wt.%的氫氧化鈉溶液。
[0021]本發(fā)明利用引發(fā)助劑提高引發(fā)劑在常溫下的分解速度，通過調(diào)整氧化還原體系中氧化劑與還原劑用量，各單體配比來確定具體合成方案。
[0022]本發(fā)明的有益效果如下:
[0023]本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備簡(jiǎn)易，整個(gè)反應(yīng)過程無需加熱，節(jié)約能源；生產(chǎn)周期僅為2h，大大提高了生產(chǎn)效率，適用范圍廣，合成的緩釋型聚羧酸高性能保坍劑具有摻量少、保坍性能良好、環(huán)境友好等特點(diǎn)。`【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0025]實(shí)施例1
[0026]向帶保溫套的1000ml三口燒瓶中投入分子量為2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，攪拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.5g過硫酸銨和0.8g亞硫酸氫鈉，充分?jǐn)嚢?min ;同時(shí)滴定含20g丙烯酸、21g丙烯酸輕乙酯、
2.3gAMPS和50g水的混合液以及2.1g巰基乙酸和80g水的混合液；lh同時(shí)滴完，滴定完畢后保溫0.5h ;加入一定的堿液調(diào)pH至6~7，并加入一定的水稀釋至固含量為40%。
[0027]實(shí)施例2
[0028]向帶保溫套的1000ml三口燒瓶中投入分子量為2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，攪拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.7g過硫酸銨和0.5g亞硫酸氫鈉及0.4g維生素C，充分?jǐn)嚢?min ；同時(shí)滴定含19g丙烯酸、22g丙烯酸羥乙酯、2.5gAMPS和50g水的混合液以及2.6g巰基乙酸和80g水的混合液；lh同時(shí)滴完，滴定完畢后保溫0.5h ;加入一定的堿液調(diào)pH至6~7，并加入一定的水稀釋至固含量為40%。
[0029]實(shí)施例3
[0030]向帶保溫套的1000ml三口燒瓶中投入分子量為2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，攪拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.2g過硫酸銨和0.83g吊白塊，充分?jǐn)嚢?min ;同時(shí)滴定含19.5g丙烯酸、20.5g丙烯酸羥乙酯、2.1gAMPS和50g水的混合液以及2.2g巰基乙酸和80g水的混合液；lh同時(shí)滴完，滴定完畢后保溫0.5h ;加入一定的堿液調(diào)pH至6~7，并加入一定的水稀釋至固含量為40%。
[0031]實(shí)施例4[0032]向帶保溫套的1000ml三口燒瓶中投入分子量為2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，攪拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.Sg過硫酸鉀和0.8g吊白塊，充分?jǐn)嚢?min ;同時(shí)滴定含20g丙烯酸、23g丙烯酸羥乙酯、2.6gAMPS和50g水的混合液以及5.3g異丙醇和80g水的混合液；lh同時(shí)滴完,滴定完畢后保溫0.5h ；加入一定的堿液調(diào)pH至6~7，并加入一定的水稀釋至固含量為40%。
[0033]實(shí)施例5
[0034]向帶保溫套的1000ml三口燒瓶中投入分子量為2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，攪拌0.5h ;待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.Sg過硫酸鉀和0.6g亞硫酸氫鈉及0.2吊白塊，充分?jǐn)嚢?min ;同時(shí)滴定含19g丙烯酸、23.5g丙烯酸輕乙酯、2gAMPS和50g水的混合液以及2g巰基丙酸及1.1g異丙醇和80g水的混合液；lh同時(shí)滴完，滴定完畢后保溫0.5h ;加入一定的堿液調(diào)pH至6~7,并加入一定的水稀釋至固含量為40%。
[0035]實(shí)施例6
[0036]向帶保溫套的1000ml三口燒瓶中投入分子量為2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚330.5g，加入330g水，攪拌0.5h，待甲基烯丙基聚氧乙烯醚全部溶解后，投入3.9g過硫酸鉀和0.5g亞硫酸氫鈉及0.45g維生素C,充分?jǐn)嚢?min ;同時(shí)滴定含18g丙烯酸、24g丙烯酸輕乙酯、2.8gAMPS和50g水的混合液以及2g巰基乙酸及1.5g異丙醇和80g水的混合液；Ih同時(shí)滴完,滴定完畢后保溫0.5h ;加入一定的堿液調(diào)pH至6~7,并加入一定的水稀釋至固含量為40%。
[0037]對(duì)以上6個(gè)實(shí)施例合成的緩釋型聚羧酸高性能保坍劑分別進(jìn)行以下試驗(yàn)，對(duì)比產(chǎn)品為市售保坍劑BKS-103。
[0038]試驗(yàn)1:水泥凈漿實(shí)驗(yàn)
[0039]本實(shí)驗(yàn)水泥為山鋁P.042.5。
[0040]水泥300g，保坍劑與水共87g，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示:
[0041]表1水泥凈漿實(shí)驗(yàn)結(jié)果表
【權(quán)利要求】
1.一種緩釋型聚羧酸高性能保坍劑的無熱源短時(shí)間制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)向容器中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水，常溫?cái)嚢?.5h ； (2)向步驟(1)得到的溶液中加入引發(fā)劑和引發(fā)助劑，常溫?cái)嚢?min; (3)將丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于水，得到丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液；將鏈轉(zhuǎn)移劑溶于水得到鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液； (4)向步驟(2)得到的溶液中，同時(shí)滴定丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液、鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液，于1h同時(shí)滴完； (5)滴定完畢后保溫0.5h，采用堿液調(diào)節(jié)pH值至6~7，加入水稀釋至固含量為40%即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的甲基烯丙基聚氧乙烯醚和水的質(zhì)量比為1~1.1:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的引發(fā)助劑為亞硫酸氫鈉、吊白塊或維生素C中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的引發(fā)劑和引發(fā)助劑的質(zhì)量比1:0.2~0.4，甲基烯丙基聚氧乙烯醚和引發(fā)劑的質(zhì)量比1:0.01~0.015。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述的丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液的質(zhì)量百分比濃度為40~60%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸、巰基丙酸或異丙醇中的一種或多種，鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液的質(zhì)量百分比濃度為I~20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于:甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸的質(zhì)量比1:0.05~0.1,丙烯酸和丙烯酸輕乙酯的質(zhì)量比1:1~1.4,丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比1:0.1~0.3，丙烯酸和鏈轉(zhuǎn)移劑的質(zhì)量比1:0.1~0.3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(5)中所述的堿液為30wt.%的氫氧化鈉溶液。
【文檔編號(hào)】C04B103/30GK103881029SQ201410157787
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】王建軍, 王雙平 申請(qǐng)人:山東卓星化工有限公司