本發(fā)明涉及砂漿、混凝土外加劑領(lǐng)域，特別是涉及一種高性能固體聚羧酸減水劑的制備方法。

背景技術(shù)：

自上世紀(jì)80年代后期，日本、美國(guó)、德國(guó)等開始對(duì)聚羧酸超塑化劑進(jìn)行研究開發(fā)與工程應(yīng)用，并且在20世紀(jì)90年代中期開始較大規(guī)模推廣。自2000年以來(lái)，我國(guó)通過(guò)大量研究，在聚羧酸系超塑化劑研發(fā)和工業(yè)化方面也取得了不少成果，已成功應(yīng)用于混凝土建設(shè)工程中。

目前大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐步向中西部轉(zhuǎn)移、而為了減碳、節(jié)耗，這些工程大多有使用聚羧酸塑化劑的需求。特別是“一帶一路”建設(shè)，對(duì)聚羧酸產(chǎn)品結(jié)構(gòu)提出了新的要求。特別是運(yùn)輸問(wèn)題嚴(yán)重制約了聚羧酸產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)聚羧酸固體化研究目前還處于起步階段，只有少數(shù)幾家在研究生產(chǎn)，如上海三瑞、蘇州興邦。國(guó)外主要是巴斯夫、西卡。已有粉體化技術(shù)是通過(guò)噴霧干燥實(shí)現(xiàn)的，干燥后產(chǎn)品性能下降嚴(yán)重，干燥過(guò)程中物料容易團(tuán)聚和粘壁，且有廢氣排放，對(duì)環(huán)境造成影響；推廣應(yīng)用遇到瓶頸！因此開發(fā)固體聚羧酸產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保工藝迫在眉睫，是改變傳統(tǒng)建材工業(yè)高消耗、高排放、難循環(huán)的發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)“低碳環(huán)保、節(jié)能高效、循環(huán)安全”綠色發(fā)展的核心材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高性能固體聚羧酸減水劑的制備方法，固體聚羧酸減水劑能有效延長(zhǎng)混凝土的使用壽命，減少碳排放，該方法主要通過(guò)本體聚合-低溫切片-低溫破碎工藝實(shí)現(xiàn)，該方法能提升干燥產(chǎn)品性能、解決高溫噴霧干燥的能耗和環(huán)保問(wèn)題，整個(gè)過(guò)程節(jié)水90%，能耗降低80%，節(jié)能和環(huán)境效益非常明顯。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種高性能固體聚羧酸減水劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）備料：首先用泵將丙烯酸和巰基丙酸打入第一計(jì)量罐，作為a料備用，再將維生素c水溶液打入第二計(jì)量罐中作為b料備用；在反應(yīng)釜中加入水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚，加熱使其熔化；

（2）聚合反應(yīng)：在反應(yīng)釜中加入活性保護(hù)劑、粘度調(diào)節(jié)劑和過(guò)硫酸銨水溶液，并同時(shí)滴加a料和b料，滴加完成后保溫使物料發(fā)生聚合反應(yīng)，得到液態(tài)聚羧酸減水劑；

（3）冷卻切片：將液態(tài)聚羧酸減水劑通過(guò)管道流入切片機(jī)進(jìn)行冷卻切片；

（4）粉碎：切片后再投入粉碎機(jī)中進(jìn)行冷卻粉碎，粉碎得到粉末狀的固體聚羧酸減水劑；

（5）粉碎后的固體聚羧酸減水劑進(jìn)入包裝機(jī)進(jìn)行自動(dòng)包裝，人工封口后入庫(kù)。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，各原料的重量百分含量配比為：丙烯酸9~13.5%，巰基丙酸0.18~0.45%，維生素c水溶液0.18~0.45%，活性保護(hù)劑0.18~0.45%，粘度調(diào)節(jié)劑0.18~0.45%，過(guò)硫酸銨水溶液0.27~0.54%，甲基烯丙基聚氧乙烯醚63~76.5%，水余量。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的活性保護(hù)劑為吩噻嗪或?qū)Ρ蕉印?/p>

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的粘度調(diào)節(jié)劑為電解質(zhì)。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的維生素c水溶液的質(zhì)量百分比濃度為20%。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的過(guò)硫酸銨水溶液的質(zhì)量百分比濃度為20%。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟（2）中的a料在175~185min滴完，b料在205~215min滴完，滴加完成后保溫60~70min。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟（2）中的得到液態(tài)聚羧酸減水劑再進(jìn)行真空脫水至含水量≤10wt%。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟（3）中冷卻切片使用的制冷介質(zhì)為冷凍鹽水。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟（4）中冷卻粉碎使用的制冷介質(zhì)為液氮。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明采用本體聚合-低溫切片破碎，有效降低了高溫干燥對(duì)有效成分有機(jī)結(jié)構(gòu)的破壞而造成的性能下降，生產(chǎn)過(guò)程用水量少、能耗低。

2、本發(fā)明減水劑能夠有效延長(zhǎng)混凝土的使用壽命，減少碳排放，推動(dòng)混凝土行業(yè)向綠色化方向發(fā)展；有利于實(shí)現(xiàn)聚羧酸固體化，在粉體材料領(lǐng)域推進(jìn)中國(guó)塑化劑市場(chǎng)由萘系向聚羧酸的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

3、本發(fā)明節(jié)能、清潔工藝，是行業(yè)實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)的必然需求；可以有效降低能耗、提高資源效率，同時(shí)也解決了長(zhǎng)距離運(yùn)輸成本問(wèn)題。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

一種高性能固體聚羧酸減水劑的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）備料：首先用泵將丙烯酸和巰基丙酸打入第一計(jì)量罐，作為a料備用，再將質(zhì)量百分比濃度為20%的維生素c水溶液打入第二計(jì)量罐中作為b料備用；在反應(yīng)釜中加入水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚，由夾套蒸汽加熱至62℃使其熔化；

（2）聚合反應(yīng)：在反應(yīng)釜中加入吩噻嗪或?qū)Ρ蕉踊钚员Ｗo(hù)劑、電解質(zhì)粘度調(diào)節(jié)劑和質(zhì)量百分比濃度為20%的過(guò)硫酸銨水溶液，并同時(shí)滴加a料和b料，a料在180min滴完，b料在210min滴完，滴加完成后保溫65min使物料發(fā)生聚合反應(yīng)得到液態(tài)聚羧酸減水劑，液態(tài)聚羧酸減水劑進(jìn)行真空脫水至含水量9wt%；

（3）冷卻切片：將液態(tài)聚羧酸減水劑通過(guò)管道流入切片機(jī)進(jìn)行冷卻切片，冷卻切片使用的制冷介質(zhì)為冷凍鹽水，切片溫度在-13℃，切片粒徑不超過(guò)1cm；

（4）粉碎：切片后再投入粉碎機(jī)中進(jìn)行冷卻粉碎，粉碎得到粉末狀的固體聚羧酸減水劑，冷卻粉碎使用的制冷介質(zhì)為液氮，同時(shí)起到氮?dú)獗Ｗo(hù)的作用，隔絕設(shè)備內(nèi)空氣，粉碎溫度在-40℃，破碎的產(chǎn)品細(xì)度在34目；

（5）粉碎后的固體聚羧酸減水劑進(jìn)入包裝機(jī)進(jìn)行自動(dòng)包裝，人工封口后入庫(kù)。

其中，各原料的重量百分含量配比為：丙烯酸10%，巰基丙酸0.18%，質(zhì)量百分比濃度為20%的維生素c水溶液0.18%，吩噻嗪或?qū)Ρ蕉踊钚员Ｗo(hù)劑0.18%，電解質(zhì)粘度調(diào)節(jié)劑0.18%，質(zhì)量百分比濃度為20%的過(guò)硫酸銨水溶液0.28%，甲基烯丙基聚氧乙烯醚70%，水10%。

實(shí)施例2

一種高性能固體聚羧酸減水劑的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）備料：首先用泵將丙烯酸和巰基丙酸打入第一計(jì)量罐，作為a料備用，再將質(zhì)量百分比濃度為20%的維生素c水溶液打入第二計(jì)量罐中作為b料備用；在反應(yīng)釜中加入水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚，由夾套蒸汽加熱至60℃使其熔化；

（2）聚合反應(yīng)：在反應(yīng)釜中加入吩噻嗪或?qū)Ρ蕉踊钚员Ｗo(hù)劑、電解質(zhì)粘度調(diào)節(jié)劑和質(zhì)量百分比濃度為20%的過(guò)硫酸銨水溶液，并同時(shí)滴加a料和b料，a料在175min滴完，b料在205min滴完，滴加完成后保溫60min使物料發(fā)生聚合反應(yīng)得到液態(tài)聚羧酸減水劑，液態(tài)聚羧酸減水劑進(jìn)行真空脫水至含水量8wt%；

（3）冷卻切片：將液態(tài)聚羧酸減水劑通過(guò)管道流入切片機(jī)進(jìn)行冷卻切片，冷卻切片使用的制冷介質(zhì)為冷凍鹽水，切片溫度在-20℃，切片粒徑不超過(guò)1cm；

（4）粉碎：切片后再投入粉碎機(jī)中進(jìn)行冷卻粉碎，粉碎得到粉末狀的固體聚羧酸減水劑，冷卻粉碎使用的制冷介質(zhì)為液氮，同時(shí)起到氮?dú)獗Ｗo(hù)的作用，隔絕設(shè)備內(nèi)空氣，粉碎溫度在-50℃，破碎的產(chǎn)品細(xì)度在18目；

（5）粉碎后的固體聚羧酸減水劑進(jìn)入包裝機(jī)進(jìn)行自動(dòng)包裝，人工封口后入庫(kù)。

其中，各原料的重量百分含量配比為：丙烯酸13.5%，巰基丙酸0.45%，質(zhì)量百分比濃度為20%的維生素c0.45%，吩噻嗪或?qū)Ρ蕉踊钚员Ｗo(hù)劑0.45%，電解質(zhì)粘度調(diào)節(jié)劑0.45%，質(zhì)量百分比濃度為20%的過(guò)硫酸銨0.54%，甲基烯丙基聚氧乙烯醚63%，水21.16%。

實(shí)施例3

一種高性能固體聚羧酸減水劑的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）備料：首先用泵將丙烯酸和巰基丙酸打入第一計(jì)量罐，作為a料備用，再將質(zhì)量百分比濃度為20%的維生素c水溶液打入第二計(jì)量罐中作為b料備用；在反應(yīng)釜中加入水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚，由夾套蒸汽加熱至64℃使其熔化；

（2）聚合反應(yīng)：在反應(yīng)釜中加入吩噻嗪或?qū)Ρ蕉踊钚员Ｗo(hù)劑、電解質(zhì)粘度調(diào)節(jié)劑和質(zhì)量百分比濃度為20%的過(guò)硫酸銨水溶液，并同時(shí)滴加a料和b料，a料在185min滴完，b料在215min滴完，滴加完成后保溫70min使物料發(fā)生聚合反應(yīng)得到液態(tài)聚羧酸減水劑，液態(tài)聚羧酸減水劑進(jìn)行真空脫水至含水量6wt%；

（3）冷卻切片：將液態(tài)聚羧酸減水劑通過(guò)管道流入切片機(jī)進(jìn)行冷卻切片，冷卻切片使用的制冷介質(zhì)為冷凍鹽水，切片溫度在-5℃，切片粒徑不超過(guò)1cm；

（4）粉碎：切片后再投入粉碎機(jī)中進(jìn)行冷卻粉碎，粉碎得到粉末狀的固體聚羧酸減水劑，冷卻粉碎使用的制冷介質(zhì)為液氮，同時(shí)起到氮?dú)獗Ｗo(hù)的作用，隔絕設(shè)備內(nèi)空氣，粉碎溫度在-30℃，破碎的產(chǎn)品細(xì)度在50目；

（5）粉碎后的固體聚羧酸減水劑進(jìn)入包裝機(jī)進(jìn)行自動(dòng)包裝，人工封口后入庫(kù)。

其中，各原料的重量百分含量配比為：丙烯酸9%，巰基丙酸0.3%，質(zhì)量百分比濃度為20%的維生素c0.3%，吩噻嗪或?qū)Ρ蕉踊钚员Ｗo(hù)劑0.3%，電解質(zhì)粘度調(diào)節(jié)劑0.3%，質(zhì)量百分比濃度為20%的過(guò)硫酸銨0.41%，甲基烯丙基聚氧乙烯醚76.5%，水12.89%。

實(shí)施例4

一種高性能固體聚羧酸減水劑的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）備料：首先用泵將丙烯酸和巰基丙酸打入第一計(jì)量罐，作為a料備用，再將質(zhì)量百分比濃度為20%的維生素c水溶液打入第二計(jì)量罐中作為b料備用；在反應(yīng)釜中加入水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚，由夾套蒸汽加熱至63℃使其熔化；

（2）聚合反應(yīng)：在反應(yīng)釜中加入吩噻嗪或?qū)Ρ蕉踊钚员Ｗo(hù)劑、電解質(zhì)粘度調(diào)節(jié)劑和質(zhì)量百分比濃度為20%的過(guò)硫酸銨水溶液，并同時(shí)滴加a料和b料，a料在182min滴完，b料在212min滴完，滴加完成后保溫67min使物料發(fā)生聚合反應(yīng)得到液態(tài)聚羧酸減水劑，液態(tài)聚羧酸減水劑進(jìn)行真空脫水至含水量7wt%；

（3）冷卻切片：將液態(tài)聚羧酸減水劑通過(guò)管道流入切片機(jī)進(jìn)行冷卻切片，冷卻切片使用的制冷介質(zhì)為冷凍鹽水，切片溫度在-15℃，切片粒徑不超過(guò)1cm；

（4）粉碎：切片后再投入粉碎機(jī)中進(jìn)行冷卻粉碎，粉碎得到粉末狀的固體聚羧酸減水劑，冷卻粉碎使用的制冷介質(zhì)為液氮，同時(shí)起到氮?dú)獗Ｗo(hù)的作用，隔絕設(shè)備內(nèi)空氣，粉碎溫度在-35℃，破碎的產(chǎn)品細(xì)度在36目；

（5）粉碎后的固體聚羧酸減水劑進(jìn)入包裝機(jī)進(jìn)行自動(dòng)包裝，人工封口后入庫(kù)。

其中，各原料的重量百分含量配比為：丙烯酸11%，巰基丙酸0.4%，質(zhì)量百分比濃度為20%的維生素c0.4%，吩噻嗪或?qū)Ρ蕉踊钚员Ｗo(hù)劑0.4%，電解質(zhì)粘度調(diào)節(jié)劑0.4%，質(zhì)量百分比濃度為20%的過(guò)硫酸銨0.42%，甲基烯丙基聚氧乙烯醚70.5%，水16.48%。

摻實(shí)施例1~實(shí)施例4所制備的高性能固體聚羧酸減水劑的混凝土性能如表1所示，表1中所摻高性能固體聚羧酸減水劑的量為0.23wt%。

表1

本發(fā)明固體聚羧酸高性能減水劑及其制備方法的有益效果是：本發(fā)明采用本體聚合-低溫切片破碎，有效降低了高溫干燥對(duì)有效成分有機(jī)結(jié)構(gòu)的破壞而造成的性能下降，生產(chǎn)過(guò)程用水量少、能耗低。本發(fā)明減水劑能夠有效延長(zhǎng)混凝土的使用壽命，減少碳排放，推動(dòng)混凝土行業(yè)向綠色化方向發(fā)展；有利于實(shí)現(xiàn)聚羧酸固體化，在粉體材料領(lǐng)域推進(jìn)中國(guó)塑化劑市場(chǎng)由萘系向聚羧酸的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。本發(fā)明節(jié)能、清潔工藝，是行業(yè)實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)的必然需求；可以有效降低能耗、提高資源效率，同時(shí)也解決了長(zhǎng)距離運(yùn)輸成本問(wèn)題。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。