[发明专利]缓释型聚羧酸系高性能减水剂的绿色制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料中的混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种缓释型聚羧酸系高性能减水剂，特别涉及一种常温合成、不使用有机溶剂的聚羧酸系高性能减水剂的绿色制备方法。

背景技术

混凝土是世界上用量最大、应用最广泛的建筑材料。随着我国基础建设的全面展开，铁路、公路、桥梁等建筑上的混凝土用量大大增加，对现代混凝土技术的要求也越来越高。具有高减水率、低坍损、高强、超高强特点的高性能混凝土是混凝土发展的方向。作为混凝土第五组分的减水剂为了适应混凝土技术的发展，要求具有更高的性能。传统的萘系、氨基磺酸系等高效减水剂由于坍落度变化大，生产工艺污染环境，不能满足混凝土施工和可持续发展的要求。国外从20世纪80年代开始研制第三代聚羧酸系减水剂，至20世纪90年代中期投入工业化生产。聚羧酸系减水剂由于减水率高、保坍性好、后期强度增长大，适宜配置高强、超高强混凝土、高流动性及自密实混凝土，得到了工程界的一致推崇。

聚羧酸系减水剂的合成工艺主要包括以甲氧基聚乙二醇为原料酯化合成酯类大单体的两步法合成减水剂工艺和以不饱和醚为原料直接一步法合成减水剂的工艺。这其中两步法工艺反应温度高、反应周期长，为了提高酯化反应的酯化率还要采用有机溶剂作为带水剂，不但能耗高，其提纯回收还会造成新的污染；而一步法合成工艺相比与两步法工艺，虽然由于生产周期短，温度低，大幅度降低了生产能耗，但仍然需要加热设备，不能满足简单生产的要求，且使用煤等燃料还会造成环境污染；另外目前一步法工艺的产品仍达不到低掺量条件下高减水率及要求，混凝土坍落度保持性尚不如两步法工艺的产品。

发明内容

技术问题： 本发明的目的是提供一种缓释型聚羧酸系高性能减水剂及其绿色制备方法，此减水剂的制备方法中，通过对原有不饱和聚氧乙烯醚将端羟基上的氢用含不饱和键的烯丙基取代，使甲氧基聚乙二醇的末端基团由原来活泼性的羟基，变为现在惰性的甲氧基，从而使得共聚产物的副产物大大减少、而且聚合更容易控制、分子量分布窄。这就使得合成出的减水剂减水率高、保坍性好。

本发明采用低活化能的氧化还原体系引发单体共聚，常温即能聚合，达到产品的无热源法生产，简化了生产设备，降低了能耗成本。水溶液体系的聚合方法，避免了有机溶剂带来的环境污染。常温、水溶液体系合成的方法满足了减水剂合成过程绿色化的要求。

技术方案：  本发明涉及缓释型聚羧酸系高性能减水剂，通过对原有不饱和聚氧乙烯醚将端羟基上的氢用含不饱和键的烯丙基取代，使甲氧基聚乙二醇的末端基团由原来活泼性的羟基，变为现在惰性的甲氧基，从而使得共聚产物的副产物大大减少、分子量分布窄，从而使得合成出的减水剂减水率高、保坍性好；同时采用低活化能的氧化还原体系引发单体共聚，常温即能聚合，达到产品的无热源法生产，简化了生产设备，降低了能耗成本。水溶液体系的聚合方法，避免了有机溶剂带来的环境污染。

本发明还涉及这种缓释型聚羧酸系高性能减水剂的绿色制备方法，包括以下步骤：

1）将不饱和聚氧乙烯醚溶解于水中，加入氧化剂溶液，搅拌均匀；

2）分别滴加还原剂与链转移剂的混合溶液和共聚单体溶液使其聚合；

3）熟化一段时间并加入碱性调节剂，使其中和。

该减水剂按重量百分比计，包括下述成分：

不饱和聚氧乙烯醚：       250~480；

共聚单体：               10~80；

氧化剂：                 0.1~5；

还原剂：                 0.1~5；

链转移剂：               0.1~5；

水：                     500~600。

所述的不饱和聚氧乙烯醚为甲氧基聚乙二醇烯丙基封端聚醚，其结构式如通式（1）所示：

     通式（1）

通式（1）中：R¹、R²和R³各自独立的表示氢原子或甲基；R⁴表示碳原子数位1~20的烃基；R^a表示碳原子数为2~18的亚烷基；m表示由R^aO平均加成摩尔数为1~300；X表示碳原子数为1~5的二价亚烷基。

所述的氧化剂是双氧水、硫酸铁或叔丁基过氧化氢。

所述的共聚单体，其结构式如通式（2）所示：

     通式（2）