一種高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑以及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑以及制備方法，按照重量分?jǐn)?shù)由如下原料組成：聚乙二醇50?60份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚40?50份；馬來酸酐30?40份；對(duì)甲基苯磺酸10?20份；烯丙基磺酸鈉5?10份；丙烯酰胺10?15份；過硫酸銨2?5份；水泥30?40份；去離子水20?30份；雙氧水10?15份，其制備方法分為三步，分別為：(1)酯化物單體的制備；(2)測(cè)定酯化率并用紅外光譜儀分析結(jié)構(gòu)；(3)共聚物高效減水劑的制備，先采用無(wú)溶劑酯化法合成馬來酸聚乙二醇單酯，然后再將酯化物與烯丙基磺酸鈉、丙烯酰胺共聚制備得到共聚型馬來酸酐系減水劑，馬來酸聚乙二醇單酯的合成具有反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)率高、性能好、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑以及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保減水劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑以及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代建筑工程的快速發(fā)展對(duì)混凝土減水劑的要求越來越高，而傳統(tǒng)的木鈣和萘系減水劑已不能滿足要求，聚羧酸系減水劑以其優(yōu)良的分散性和分散保持性成為未來減水劑發(fā)展的主要方向，就目前的研究來看國(guó)內(nèi)研究大多數(shù)偏向于(甲基)丙烯酸體系，而對(duì)馬來酸酐體系研究不多，但是(甲基)丙烯酸聚乙二醇單酯的合成所需的溫度高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)率低，且合成單酯的過程中需使用有毒的甲苯做帶水劑，而殘留的甲苯會(huì)使生成的減水劑不符合安全環(huán)保的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)以上問題，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑以及制備方法，可以有效解決【背景技術(shù)】中的問題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑，按照重量分?jǐn)?shù)由如下原料組成:
[0005]聚乙二醇50-60份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚40-50份；馬來酸酐30-40份;對(duì)甲基苯磺酸10-20份;烯丙基磺酸鈉5-10份;丙烯酰胺10-15份;過硫酸銨2-5份;水泥30-40份;去離子水20-30份;雙氧水10-15份。
[0006]作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，按照重量分?jǐn)?shù)由如下原料組成:
[0007]聚乙二醇55份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚45份；馬來酸酐35份;對(duì)甲基苯磺酸15份；烯丙基磺酸鈉7份;丙烯酰胺12份;過硫酸銨3份;水泥35份;去離子水25份;雙氧水13份。
[0008]所述聚乙二醇、馬來酸酐、對(duì)甲基苯磺酸、丙烯酰胺以及過硫酸銨均為分析純，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基磺酸鈉均為工業(yè)級(jí)。
[0009]所述雙氧水為自制的，濃度為30%-32%。
[0010]另外本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一種用于制備高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑的方法，包括如下步驟:
[0011](I)酯化物單體的制備:在裝有電動(dòng)攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管的250ml的三口瓶中加入聚乙二醇、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、馬來酸酐和對(duì)甲基苯磺酸，恒溫95°C，攪拌5-6h后停止反應(yīng)，得到自制的酯化物；
[0012](2)測(cè)定酯化率并用紅外光譜儀分析結(jié)構(gòu)；
[0013](3)共聚物高效減水劑的制備:將自制的酯化物置于三口瓶中，添加適量的烯丙基磺酸鈉、丙烯酰胺、過硫酸銨和雙氧水，在一定的溫度下恒溫反應(yīng)，再加入去離子水，再升溫至100-120°C反應(yīng)，然后將制得的減水劑冷卻至室溫，用氫氧化鈉中和混合物至pH = 7，所得樣品用紅外光譜儀和GPC分析測(cè)試。
[0014]其中酯化率的測(cè)定方法為:在步驟(I)反應(yīng)過程中，取出反應(yīng)物0.5g左右，溶解在30g去離子水中，加入2-3滴酚酞，用0.1mol/LNaOH溶液滴定至微紅色，所用NaOH溶液的體積為V，用公式A = C X VX40/m計(jì)算酸值，根據(jù)不同時(shí)間的酸值，計(jì)算酯化率。當(dāng)酯化率小于
50%時(shí)，按式(2)計(jì)算酯化率理論值;當(dāng)酯化率大于50 %時(shí)，按式(3)計(jì)算酯化率率理論值；
[0015]Y=(A0-A1)/AX100%(I)
[0016]Y1 = 2Y(2)
[0017]Yl = 2(l-Y)(3)
[0018]式中:Y—一聚乙二醇的酯化率；
[0019]AO一一酯化開始時(shí)的酸值；
[0020]Al--酯化過程實(shí)際酸值；
[0021 ] A一一醇被完全酯化導(dǎo)致酸值下降的總量；
[0022]Yl一一聚乙二醇單酯酯化率。
[0023]本發(fā)明的有益效果:
[0024]本發(fā)明先采用無(wú)溶劑酯化法合成馬來酸聚乙二醇單酯(MAPEG)，然后再將酯化物與烯丙基磺酸鈉(SAS)、丙烯酰胺(AM)共聚制備得到共聚型馬來酸酐系減水劑，馬來酸聚乙二醇單酯的合成具有反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)率高、性能好、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的制備方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]—種高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑，按照重量分?jǐn)?shù)由如下原料組成:
[0029]聚乙二醇50份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚40份；馬來酸酐30份;對(duì)甲基苯磺酸10份；烯丙基磺酸鈉5份;丙烯酰胺10份;過硫酸銨2份;水泥30份;去離子水20份;雙氧水10份。
[0030]所述聚乙二醇、馬來酸酐、對(duì)甲基苯磺酸、丙烯酰胺以及過硫酸銨均為分析純，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基磺酸鈉均為工業(yè)級(jí)。
[0031]所述雙氧水為自制的，濃度為30 %。
[0032]其制備方法包括如下步驟:
[0033](I)酯化物單體的制備:在裝有電動(dòng)攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管的250ml的三口瓶中加入聚乙二醇、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、馬來酸酐和對(duì)甲基苯磺酸，恒溫95°C，攪拌5h后停止反應(yīng)，得到自制的酯化物；
[0034](2)測(cè)定酯化率并用紅外光譜儀分析結(jié)構(gòu)；
[0035](3)共聚物高效減水劑的制備:將自制的酯化物置于三口瓶中，添加適量的烯丙基磺酸鈉、丙烯酰胺、過硫酸銨和雙氧水，在一定的溫度下恒溫反應(yīng)，再加入去離子水，再升溫至100°C反應(yīng)，然后將制得的減水劑冷卻至室溫，用氫氧化鈉中和混合物至pH=7，所得樣品用紅外光譜儀和GPC分析測(cè)試。
[0036]其中酯化率的測(cè)定方法為:在步驟(I)反應(yīng)過程中，取出反應(yīng)物0.5g左右，溶解在30g去離子水中，加入2滴酚酞，用0.1mol/LNaOH溶液滴定至微紅色，所用NaOH溶液的體積為V，用公式A = cXVX 40/m計(jì)算酸值，根據(jù)不同時(shí)間的酸值，計(jì)算酯化率，當(dāng)酯化率小于50 %時(shí)，按式(2)計(jì)算酯化率理論值;當(dāng)酯化率大于50 %時(shí)，按式(3)計(jì)算酯化率率理論值；
[0037]Y=(A0-A1)/AX100%(I)
[0038]Y1 = 2Y(2)
[0039]Yl = 2(l-Y)(3)
[0040]式中:Y—一聚乙二醇的酯化率；
[0041 ] AO一一酯化開始時(shí)的酸值；
[0042]Al--酯化過程實(shí)際酸值；
[0043]A一一醇被完全酯化導(dǎo)致酸值下降的總量；
[0044]Yl——聚乙二醇單酯酯化率。
[0045]實(shí)施例2
[0046]—種高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑，按照重量分?jǐn)?shù)由如下原料組成:
[0047]聚乙二醇55份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚45份；馬來酸酐35份;對(duì)甲基苯磺酸15份；烯丙基磺酸鈉7份;丙烯酰胺12份;過硫酸銨3份;水泥35份;去離子水25份;雙氧水13份。
[0048]所述聚乙二醇、馬來酸酐、對(duì)甲基苯磺酸、丙烯酰胺以及過硫酸銨均為分析純，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基磺酸鈉均為工業(yè)級(jí)。
[0049]所述雙氧水為自制的，濃度為31%。
[0050]其制備方法包括如下步驟:
[0051 ] (I)酯化物單體的制備:在裝有電動(dòng)攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管的250ml的三口瓶中加入聚乙二醇、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、馬來酸酐和對(duì)甲基苯磺酸，恒溫95°C，攪拌5.5h后停止反應(yīng)，得到自制的酯化物；
[0052](2)測(cè)定酯化率并用紅外光譜儀分析結(jié)構(gòu)；
[0053](3)共聚物高效減水劑的制備:將自制的酯化物置于三口瓶中，添加適量的烯丙基磺酸鈉、丙烯酰胺、過硫酸銨和雙氧水，在一定的溫度下恒溫反應(yīng)，再加入去離子水，再升溫至110°C反應(yīng)，然后將制得的減水劑冷卻至室溫，用氫氧化鈉中和混合物至pH=7，所得樣品用紅外光譜儀和GPC分析測(cè)試。
[0054]其中酯化率的測(cè)定方法為:在步驟(I)反應(yīng)過程中，取出反應(yīng)物0.5g左右，溶解在30g去離子水中，加入3滴酚酞，用0.1mol/LNaOH溶液滴定至微紅色，所用NaOH溶液的體積為V，用公式A = cXVX 40/m計(jì)算酸值，根據(jù)不同時(shí)間的酸值，計(jì)算酯化率，當(dāng)酯化率小于50 %時(shí)，按式(2)計(jì)算酯化率理論值;當(dāng)酯化率大于50 %時(shí)，按式(3)計(jì)算酯化率率理論值；
[0055]Y=(A0-A1)/AX100%(I)
[0056]Y1 = 2Y(2)
[0057]Yl = 2(l-Y)(3)
[0058]式中:Y—一聚乙二醇的酯化率；
[0059]AO一一酯化開始時(shí)的酸值；
[0000]Al--酯化過程實(shí)際酸值；[0061 ] A一一醇被完全酯化導(dǎo)致酸值下降的總量；
[0062]Yl一一聚乙二醇單酯酯化率。
[0063]實(shí)施例3
[0064]—種高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑，按照重量分?jǐn)?shù)由如下原料組成:
[0065]聚乙二醇60份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚50份；馬來酸酐40份;對(duì)甲基苯磺酸20份；烯丙基磺酸鈉10份;丙烯酰胺15份;過硫酸銨5份;水泥40份;去離子水30份;雙氧水15份。
[0066]所述聚乙二醇、馬來酸酐、對(duì)甲基苯磺酸、丙烯酰胺以及過硫酸銨均為分析純，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基磺酸鈉均為工業(yè)級(jí)。
[0067]所述雙氧水為自制的，濃度為32%。
[0068]其制備方法包括如下步驟:
[0069](I)酯化物單體的制備:在裝有電動(dòng)攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管的250ml的三口瓶中加入聚乙二醇、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、馬來酸酐和對(duì)甲基苯磺酸，恒溫95°C，攪拌6h后停止反應(yīng)，得到自制的酯化物；
[0070](2)測(cè)定酯化率并用紅外光譜儀分析結(jié)構(gòu)；
[0071 ] (3)共聚物高效減水劑的制備:將自制的酯化物置于三口瓶中，添加適量的烯丙基磺酸鈉、丙烯酰胺、過硫酸銨和雙氧水，在一定的溫度下恒溫反應(yīng)，再加入去離子水，再升溫至120°C反應(yīng)，然后將制得的減水劑冷卻至室溫，用氫氧化鈉中和混合物至pH=7，所得樣品用紅外光譜儀和GPC分析測(cè)試。
[0072]其中酯化率的測(cè)定方法為:在步驟(I)反應(yīng)過程中，取出反應(yīng)物0.5g左右，溶解在30g去離子水中，加入3滴酚酞，用0.1mol/LNaOH溶液滴定至微紅色，所用NaOH溶液的體積為V，用公式A = cXVX 40/m計(jì)算酸值，根據(jù)不同時(shí)間的酸值，計(jì)算酯化率，當(dāng)酯化率小于50 %時(shí)，按式(2)計(jì)算酯化率理論值;當(dāng)酯化率大于50 %時(shí)，按式(3)計(jì)算酯化率率理論值；
[0073]Y=(A0-A1)/AX100%(I)
[0074]Y1 = 2Y(2)
[0075]Yl = 2(l-Y)(3)
[0076]式中:Y—一聚乙二醇的酯化率；
[0077]AO一一酯化開始時(shí)的酸值；
[0078]Al--酯化過程實(shí)際酸值；
[0079]A一一醇被完全酯化導(dǎo)致酸值下降的總量；
[0080]Yl——聚乙二醇單酯酯化率。
[0081]具體的，對(duì)于上述實(shí)施例1至實(shí)施例3所得到的共聚物減水劑摻于水泥中，其性能的測(cè)定方法如下:
[0082](I)水泥凈漿流動(dòng)度及流動(dòng)度損失的測(cè)定:水泥凈漿流動(dòng)度按GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試，減水劑的固摻量為水泥的0.29%，取樣3次進(jìn)行重復(fù)測(cè)定，結(jié)果取平均值，誤差為±5_，并根據(jù)式(4)計(jì)算經(jīng)時(shí)損失率。
[0083]N=(d0-dl)/d0X100%(4)
[0084]式中:N--經(jīng)時(shí)損失率；
[0085]d0一一初始凈漿流動(dòng)度；
[0086]dl——經(jīng)時(shí)凈漿流動(dòng)度。
[0087](2)水泥石微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定:將一定量的水泥、減水劑和水?dāng)嚢杈鶆?，然后將水泥凈楽裝入40mmX40mmX 160mm的模具中，養(yǎng)護(hù)7d。取出制得的水泥塊敲成片狀小塊并磨平上下兩面，用S-4800掃描電子顯微鏡觀察其表面形貌。
[0088](3)相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定:以四氫呋喃為流動(dòng)相，流速為1.0mL/min，色譜柱為2根HR0.5( Φ 7.8mm，L300mm)和I根HR2( Φ 7.8mm，L300mm)，測(cè)定減水劑的分子量和分子量分布。
[0089](4)減水劑勻質(zhì)性的測(cè)定:按照GB/T8077-2000方法測(cè)定減水劑固含量、密度、pH
值、表面張力、堿含量、氯1?子含量、甲醛含量等。
[0090]基于上述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明先采用無(wú)溶劑酯化法合成馬來酸聚乙二醇單酯(MAPEG)，然后再將酯化物與烯丙基磺酸鈉(SAS)、丙烯酰胺(AM)共聚制備得到共聚型馬來酸酐系減水劑，馬來酸聚乙二醇單酯的合成具有反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)率高、性能好、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
[0091]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑，其特征在于，按照重量分?jǐn)?shù)由如下原料組成: 聚乙二醇50-60份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚40-50份；馬來酸酐30-40份;對(duì)甲基苯磺酸10-20份;烯丙基磺酸鈉5-10份;丙烯酰胺10-15份;過硫酸銨2-5份;水泥30-40份;去離子水20-30份;雙氧水10-15份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑，其特征在于，按照重量分?jǐn)?shù)由如下原料組成: 聚乙二醇55份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚45份；馬來酸酐35份;對(duì)甲基苯磺酸15份;烯丙基磺酸鈉7份;丙烯酰胺12份;過硫酸銨3份;水泥35份;去離子水25份;雙氧水13份。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑，其特征在于，所述聚乙二醇、馬來酸酐、對(duì)甲基苯磺酸、丙烯酰胺以及過硫酸銨均為分析純，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基磺酸鈉均為工業(yè)級(jí)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑，其特征在于，所述雙氧水為自制的，濃度為30%-32 %。5.—種制備權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)酯化物單體的制備:在裝有電動(dòng)攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管的250ml的三口瓶中加入聚乙二醇、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、馬來酸酐和對(duì)甲基苯磺酸，恒溫95°C，攪拌5-6h后停止反應(yīng)，得到自制的酯化物； (2)測(cè)定酯化率并用紅外光譜儀分析結(jié)構(gòu)； (3)共聚物高效減水劑的制備:將自制的酯化物置于三口瓶中，添加適量的烯丙基磺酸鈉、丙烯酰胺、過硫酸銨和雙氧水，在一定的溫度下恒溫反應(yīng)，再加入去離子水，再升溫至100-120°C反應(yīng)，然后將制得的減水劑冷卻至室溫，用氫氧化鈉中和混合物至pH=7，所得樣品用紅外光譜儀和GPC分析測(cè)試。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備高強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型減水劑的方法，其特征在于，酯化率的測(cè)定方法為:在步驟(I)反應(yīng)過程中，取出反應(yīng)物0.5g左右，溶解在30g去離子水中，加入2-3滴酚酞，用0.1mol/LNaOH溶液滴定至微紅色，所用NaOH溶液的體積為V，用公式A = c X VX40/m計(jì)算酸值，根據(jù)不同時(shí)間的酸值，計(jì)算酯化率，當(dāng)酯化率小于50%時(shí)，按式(2)計(jì)算酯化率理論值;當(dāng)酯化率大于50%時(shí)，按式(3)計(jì)算酯化率率理論值； Y=(A0-A1)/AX100%(I) Y1 = 2Y(2) Yl = 2(l-Y)(3) 式中:Y——聚乙二醇的酯化率； AO——酯化開始時(shí)的酸值； Al--酯化過程實(shí)際酸值； A一一醇被完全酯化導(dǎo)致酸值下降的總量； Yl—一聚乙二醇單酯酯化率。
【文檔編號(hào)】C08F228/02GK105884236SQ201610205691
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】李強(qiáng), 劉潔, 范立強(qiáng), 趙海榮, 李瑞琪, 王宏艷, 李宏敏, 王曉靜, 吳亞寧
【申請(qǐng)人】太原市第建筑工程集團(tuán)有限公司, 太原市第一建筑工程集團(tuán)有限公司