[发明专利]一种高性能减水剂的紫外光引发聚合方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高性能减水剂，具体涉及一种高性能减水剂的紫外光引发聚合方法。

背景技术：

减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。将其加入混凝土中对水泥颗粒有分散作用，还能改善其工作性、减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。根据减水剂减水及增强能力，分为普通减水剂，又称塑化剂，其减水率不小于8％，以木质素磺酸盐类为代表；高效减水剂，又称超塑化剂，其减水率不小于14％，包括萘系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系等；高性能减水剂，其减水率不小于25％，以聚羧酸系减水剂为代表。

高性能减水剂作为新一代水泥外加剂，相对于萘系减水剂、三聚氰胺类减水剂以及木质素磺酸盐类减水剂，具有高减水率、低掺量以及塌落度损失低等优势。现阶段高性能减水剂的生产方式主要通过热引发或氧化还原反应产生自由基进行自由基共聚反应，其引发体系一般为无机化合物，存在用量大，反应不易控制，且产物分子量范围大，减水效果波动大。

在专利CN1412175中公开了一种烯丙基醚酯单体的制备方法以及用该单体制备减水剂的方法：首先用氧化铝等吸附材料处理烯丙醇聚醚并使其过氧化值达到5.0meq/kg以下，再与脂肪族一元羧酸进行酯化反应制造烯丙基醚酯单体。再用这种精制过的烯丙基醚酯单体与马来酸酐在80℃下用偶氮二异丁腈做引发剂下制得重均分子量为13500的共聚物，再将此共聚物和烷基聚亚烷基二醇在100℃下酯化得到一种水泥分散剂。但是，由于烯丙基醚酯单体的反应活性较差，造成得到的水泥分散剂的减水性能和坍落度保持性能都不能令人满意。

专利CN101205127A中公开了一种聚羧酸超塑化剂的配方及其制造方法，首先使聚乙二醇单甲醚与马来酸酐在催化剂和阻聚剂存在的条件下酯化生成大单体，然后与烯基聚乙二醇、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠在过硫酸铵作引发剂的条件下共聚得到徐放型的聚羧酸超塑化剂。但是，由于烯丙基聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚马来酸酯的聚合活性不足，会大量残留在所合成的聚羧酸超塑化剂中，造成所得超塑化剂的减水率低、坍落度保持性能不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有的高性能减水剂合成技术中的不足之处，提供一种无须加热，反应温和、高效以及节能的巯基/烯类单体紫外光引发逐步共聚合成高性能减水剂的方法。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种高性能减水剂的紫外光引发聚合方法，先将聚醚大单体溶于水中形成聚醚大单体溶液，并置于遮光密闭环境中对其进行紫外光照射；再将不饱和共聚单体水溶液和巯基化合物水溶液分别逐滴地滴加到聚醚大单体溶液中；最后光引发逐步共聚合成高性能减水剂。

进一步方案，所述聚醚大单体、不饱和共聚单体和巯基化合物的质量比为100:5-30:0.5-5。

进一步方案，所述聚醚大单体为不饱和聚氧乙烯醚大单体。如异戊烯基聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚等。

进一步方案，所述不饱和共聚单体的结构式为：

式中R为H或者烷基基团。如丙烯酸、甲基丙烯酸等。

进一步方案，所述巯基化合物的结构式为：

式中R为烷基基团。具体有巯基丙酸、巯基乙酸等。

进一步方案，所述聚醚大单体溶液的固含量为30-80wt％。

进一步方案，所述不饱和共聚单体水溶液的固含量为20-60wt％。

进一步方案，所述巯基化合物水溶液的固含量为5-10wt％。

进一步方案，所述不饱和共聚单体水溶液的滴加时间为1-3h；所述巯基化合物水溶液的滴加时间为1.5-3.5h。

进一步方案，所述紫外光的波长在200-400nm。紫外光是由具有聚光作用的灯源发出的。

本发明采用巯基/烯类单体紫外光引发逐步共聚原理，利用紫外光引发巯基化合物产生自由基与烯类化合物发生逐步共聚。本发明的反应体系可在保证搅拌均匀的前提下，进行在任意固含量下的光引发逐步共聚反应。

本发明的合成机理为：巯基类化合物在紫外光照射下，引发了自由基，产生的巯基类自由基进攻烯类单体，由于不饱和共聚单体和不饱和聚醚大单体都是烯类单体，所以两者都能与巯基自由基发生自由基逐步共聚反应。

本发明反应方程式为：