[发明专利]一种改性醚类聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性醚类聚羧酸减水剂及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

聚羧酸高性能减水剂是继萘系之后的第三代高性能减水剂，由含有羧基的不饱和单体和其他单体共聚而成，它的结构目前主要指20世纪80年代后发展起来的由带有羧酸基团的主链和聚醚侧链而构成梳形分子结构，具有掺量低、保坍性能好、混凝土收缩率低、分子结构上可调性强、高性能化的潜力大、生产过程中不使用甲醛等突出优点，是高性能混凝土外加剂的发展方向和世界性的研究热点。

目前，这类新型的高性能混凝土外加剂已经广泛应用于我国一些大型桥梁、高铁、水利和隧道工程。另一方面，由于目前萘系减水剂的主要原材料工业萘缺乏，价格上涨，导致生产萘系减水剂的成本加大，其价格在波动中逐年升高，不再低廉，许多萘系生产和复配厂家已经在渐渐转做聚羧酸减水剂，加上生产萘系减水剂会用到大量具有污染性的甲醛，而生产聚羧酸减水剂属清洁化生产，无三废排出，符合正在实施的环保、节能的可持续发展国策，毫无疑问，聚羧酸减水剂是将来减水剂市场的发展方向。

制备聚羧酸减水剂的常用方法是：1、首先由甲基丙烯酸与聚乙二醇酯化制备大单体，然后将生成的大单体与甲基丙烯酸及其它单体聚合，从而获得酯类聚羧酸减水剂。该方法需要先合成大单体，再聚合，制备工艺复杂，且成本较高，不利于在占市场80％以上的中低强度等级混凝土中推广应用；2、由烯丙基聚氧乙烯醚与丙烯酸、马来酸酐等不饱和单体在水溶液中通过自由基共聚方法制备聚羧酸减水剂，该方法存在聚合物的分子量分布较宽，分子量难以控制的缺点，且由于烯丙基聚氧乙烯醚活性较低，拌制的混凝土减水率较低，坍落度损失较大。

目前，国内外市场上聚羧酸类产品的主要区别也就在于：①主链化学结构及长度；②侧链种类、长度及接枝密度；③离子基团含量；④分子量大小及分布等几个方面。由此可见，聚羧酸分子结构上自由度大，制造技术上可控制的参数多，高性能化的潜力非常大。

发明内容

针对上述现有技术所存在的缺点，本发明的目的在于提供一种分子量可控、适应性强、减水率高、且坍落度经时损失小的改性醚类聚羧酸减水剂。

本发明的另一目的在于提供一种工艺简单、成本低廉的改性醚类聚羧酸减水剂的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的改性醚类聚羧酸减水剂，是由以下单体按以下配比进行水溶液共聚而成：

单体A：甲基烯丙基聚氧乙烯醚(改性聚醚，TPEG)，其化学结构式如下：

单体A占单体总质量50％～95％；

单体B：丙烯酸(AA)，其化学结构式如下：

单体B占单体总质量4％～40％；

单体C：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)，其化学结构式如下：

单体C占单体总质量的1％～10％；

上述三种单体比例的总和为100％。

所述单体A平均分子量为1000～2400之间。

本发明所述的改性醚类聚羧酸减水剂的制备工艺如下：

(1)将甲基烯丙基聚氧乙烯醚单体加入反应容器中，升温到30～50℃时，加入去离子水使其溶解；

(2)一边搅拌升温一边用氮气吹扫反应容器，当升温到50～90℃，一边滴加引发剂和链转移剂的混合水溶液，一边滴加丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合水溶液，保持温度不变，在2～6小时内滴完；

(3)滴加完毕保温1～3小时，降温到25～50℃，加入碱调节pH值为5.0～7.5，得到改性醚类聚羧酸高性能减水剂。

甲基烯丙基聚氧乙烯醚水溶液的质量百分比浓度为50～80％。

总单体混合水溶液的质量百分比浓度为45～75％。

所述引发剂是选自过硫酸盐类引发剂，包括：过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的任一种或两种或多种的混合物；所述过硫酸盐的用量占所用单体总重量的0.5％～10％，过硫酸盐配制成质量百分比浓度为1～15％的水溶液。

所述链转移剂是选自巯基丙酸、巯基乙酸中的一种或一种以上；所述链转移剂的用量占所用单体总重量的0.01～5％。

所述调节pH值用碱为氢氧化钠、氢氧化钾、三乙醇胺等中的一种，可为固体片碱或液碱溶液。

借由上述技术方案，本发明具有如下的优点和有益效果：