[发明专利]一种巴豆酸系聚羧酸高性能减水剂

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，特别涉及一种巴豆酸系聚羧酸高性能减水剂。

背景技术

水泥混凝土现今已成为世界用量最大的建筑材料，在其生产过程中，混凝土外加剂是必不可少的一个组分，而减水剂又是混凝土外加剂中最主要的组成部分。目前国内市场中，应用的外加剂是以木质素酸盐系、萘系、聚羧酸为代表的第一、二、三代产品。第一代产品木质素磺酸盐系由于减水率低，兼有引气和缓凝的功能，故多与其他减水剂复配使用；萘系减水剂由于分子结构限制，在使用上存在对水泥适应性不佳、混凝土保坍性能差等缺陷；聚羧酸减水剂具有与水泥适应性好、分散性能好、保坍性能优异等诸多优点，因而成为研究的热点。

疏型结构的聚羧酸高性能减水剂对水泥的分散作用机理主要有两种：一是含有羧酸基、磺酸基的极性基团依靠静电斥力分散水泥颗粒，释放水泥颗粒包裹的自由水；二是含有EO基团的长侧链与水形成氢键，产生空间位阻作用，防止水泥颗粒相互靠近。目前聚羧酸高性能减水剂制备方法是：采用带有EO长侧链的功能大单体和带有羧基或磺酸基等官能团的小单体进行共聚反应；多采用自由基水溶液共聚合法，功能大单体有TPEG、MPEG不饱和酸酯、APEG等产品，小单体多采用丙烯酸、甲基丙烯酸或其酯类衍生物。

中国专利CN101104686A采用聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、烯丙基磺酸钠制备聚羧酸高性能减水剂；中国专利CN200910011175.1采用烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐、马来酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸酐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等共聚制备聚羧酸高性能减水剂；中国专利CN101225148采用烯丙基聚氧乙烯醚单体、马来酸酐单体以及(甲基)烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、衣康酸、丙烯酸和丙烯酰胺中一种或几种的混合物，在水溶液体系中通过无机过氧化物引发一步聚合得到的烯丙基聚醚型高效减水剂。以上所述制备方法均采用了(甲基)丙烯酸或(甲基)烯丙基磺酸钠单体，目前这类单体单价较高，生产成本居高不下，此外马来酸酐、衣康酸等羧酸反应活性与(甲基)丙烯酸的反应活性差距较大，制备的产品存在分散性不好或是保坍性能不好的缺陷。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种巴豆酸系聚羧酸高性能减水剂，可以在完全不使用甲基丙烯酸、丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、甲基烯丙基磺酸钠、烯丙基磺酸钠等高成本单体的条件下制备出性能优异的聚羧酸高性能减水剂。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种巴豆酸系聚羧酸高性能减水剂，其重均分子量为15000～35000范围，结构如式I所示：

式I

其中，X选自羰基或亚甲基；

R₁、R₂、R₃、R₄、R₆、R₇独立选自氢或甲基；

R₅选自氢、羧基或-CH₂COOH；

R₈选自-SO₃Na、酰氨基、-COOCH₂CHOHCH₃、-COOCH₂CH₂OH；

M₁、M₂独立选自氢、甲基、乙基或-Na；

N为在14～40范围内的整数；

A为在1～2范围内的整数，b为在1～7范围内的整数，c为在0～5范围内的整数，d为在0～6范围内的整数。

本发明提供的减水剂中，所述第一单体主要提供EO(环氧乙烷)长侧链，如式III所示。

式III

不饱和脂肪酸巴豆酸分子中含有双键和羧基，具有很强的反应性，其羧基可以发生酯化反应，在一定的条件下与甲氧基聚乙二醇醚酯化生成甲氧基聚乙二醇巴豆酸酯，甲氧基聚乙二醇巴豆酸酯可以作为聚羧酸减水剂的功能大单体使用，与巴豆酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐等共聚均可制备出聚羧酸减水剂；巴豆酸作为不饱和羧酸，其聚合活性高于马来酸酐等单体，可以替代丙烯酸用于聚羧酸减水剂的生产。

本发明还提供了上述减水剂的制备工艺，原料包括如下质量分数的单体：

结构如式II所示的第一单体，占单体总质量的60～80％，所述第一单体的平均分子量为800～2400；

式II