[发明专利]一种聚羧酸缓凝减水剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种减水剂的制备方法，具体地说是一种聚羧酸水泥减水剂的制备方法。

背景技术

从2000年开始，聚羧酸系减水剂逐渐被我国混凝土工程界所认识，现在已大量用于铁路系统混凝土工程、隧道重点工程和市政重点工程，聚羧酸系减水剂是作为继萘系、密胺系、脂肪族和氨基磺酸盐系减水剂的新型高效减水剂，比之前几代减水剂具有明显的优点，在掺量低(固体掺量0.15％-0.25％)时就能产生理想的减水和增强效果，且对混凝土凝结时间影响小、坍落度保持性较好、与水泥和掺合料适应性相对较好、对混凝土干缩性影响较小、生产过程中不使用甲醛和不排除废液、SO₄^-2和Cl^-1含量低等突出特点。

但是由于成本和技术性能问题，国内对聚羧酸类减水剂产品的研究仅处于实验室研制阶段，真正形成产品的厂家还很少，远不能满足高性能混凝土发展的需要。厂家的聚羧酸系减水剂大多成本较高，反应条件苛刻不易控制，工艺复杂，在实际运用中达不到优良的效果。

目前市场上聚羧酸系减水剂的合成工艺，主要是在聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯等酯化物加入适量的甲基丙烯酸等单体和引发剂，通入氮气，在70℃～90℃下反应5～8小时，反应结束后用氢氧化钠调整pH值，此类工艺需要通入氮气作为保护剂，反应温度高，反应时间长，能耗较大，且原材料甲基丙烯酸价格高，致使聚羧酸减水剂成本高，与萘系减水剂相比，价格差距大，缺乏市场竞争力；反应工艺复杂，不易控制，致使聚羧酸减水剂的产品性能达不到市场要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低，工艺简单，性能优异的聚羧酸缓凝减水剂的制备方法。

本发明提出的聚羧酸减水剂以聚乙二醇单甲醚、丙烯酸为基本原料，由对苯二酚、对甲苯磺酸、马来酸酐、丙烯酸丁酯、催化剂A、催化剂B、碱性制剂和水合成，具体合成步骤为：

(1)酯化反应：

在反应釜中将聚乙二醇单甲醚、丙烯酸、对苯二酚和对甲苯磺酸在100℃～120℃条件下酯化合成大分子单体-聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯，反应过程中除去生成的水；所述聚乙二醇单甲醚与丙烯酸的摩尔比为1∶1.1～1∶1.5，聚乙二醇单甲醚和丙烯酸为总反应物，对苯二酚的重量是总反应物重量的1/10000～2/10000，对甲苯磺酸的重量为总反应物重量的1/100～2/100，所述的大分子单体的分子量是1250～3000；

(2)聚合反应：

在搅拌罐中用制备的大分子单体配成水溶液，其质量浓度为50％～70％，控制温度在40℃～50℃，在搅拌条件下依次加入不饱和单体和催化剂A，控制温度在28℃～40℃，然后向搅拌罐中滴加催化剂B的水溶液，其质量浓度为5％～28％，滴加时间为3.5～4.5小时，进行共聚反应，滴加结束后，调整水的含量使容器中固含量的浓度为35％～45％，停止搅拌，静置反应1～1.5小时，反应完成后用碱性试剂使pH值保持在6～8，所述大分子单体与不饱和单体的摩尔比为1∶2～1∶10；

大分子单体和不饱和单体为聚合反应总反应物，催化剂A为过氧乙酸或者过硫酸钾，其用量为聚合反应总反应物重量的0.5/1000～5/1000，催化剂B为无水亚硫酸氢钠或者维生素C，其用量为催化剂A重量的1.5倍，所述不饱和单体是含有不饱和键的脂肪链物质或是其混合物，或者是含有不饱和键的脂肪链物质和含有不饱和键的芳香族物质的混合物。

本发明中，聚乙二醇单甲醚与丙烯酸的摩尔比优选为1∶1.2。

本发明中，大分子单体与不饱和单体的摩尔比优选为1∶3。

本发明中，不饱和单体是马来酸酐、丙烯酸和丙烯酸丁酯的混合物，摩尔比例是2.6∶0.3∶0.03。

本发明中，不饱和单体还可以是富马酸、甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸丁酯的混合物，摩尔比例是2.8∶0.05∶0.05。

本发明中，不饱和单体还可以是马来酸酐、苯乙烯磺酸钠和丙烯酸丁酯的混合物，摩尔比例是2.6∶0.08∶0.05。

本发明中，不饱和单体还可以是马来酸酐、苯乙烯磺酸钠和醋酸乙烯酯的混合物，摩尔比例是2.0∶0.1∶0.5。

本发明中，不饱和单体还可以是马来酸酐。

本发明中碱性试剂为氢氧化钠、AMP-95、氢氧化钾或碳酸氢铵中的一种。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：