[发明专利]一种改性聚丙烯酸接枝共聚物类高效减水剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到制备混凝土高性能减水剂的技术领域，具体涉及到一种改性聚丙烯酸接枝共聚物类高效减水剂的具体合成方法。

背景技术

近年来，我国基本建设蓬勃发展，对混凝土高效减水剂的性能要求不断提高，聚羧酸系高效减水剂的研发和工程应用逐年增加。通常，采用丙烯酸为主要原料制备的聚羧酸系高效减水剂与采用甲基丙烯酸为主要原料制备的高效减水剂相比，普遍存在分散性及分散保持性能较差的问题。由于丙烯酸售价较甲基丙烯酸便宜，因此若能在保证较好的分散性及分散保持性能的前提下，采用丙烯酸为主要原料代替甲基丙烯酸制备高效减水剂将能大大节约成本，有利于聚羧酸系高效减水剂的大量推广及使用。

目前国内外生产聚羧酸系减水剂主要是采用活性单体共聚法。一种是将具有聚合活性的单体按一定比例混合，在引发剂作用下直接采用溶液聚合得成品；另一种是先制备具有聚合活性的带有一定侧链长度的大单体，再在引发剂作用下将其与其他单体共聚得成品。

例如中国发明专利CN1962525A公开了一种聚羧酸系减水剂的制备方法，在反应釜中预先放入水作为溶剂和链转移剂，升温至70～100℃，将短、中、长链三种聚乙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯大分子中的2～3种复配后再和(甲基)丙烯酸小分子混合，与引发剂过硫酸盐同时滴加到反应釜中，同时通入氮气保护，在搅拌条件下恒温反应2～8小时后加入碱性化合物调整pH值至9±0.5，所得聚羧酸盐减水剂产品的分子量为5000～20000，共聚体系的总含固量以重量计为18～25％。该方法将酯化反应和聚合反应同时进行，很难将两步反应同时进行完全，所得产物的性能不易控制。此外，在反应过程中需要氮气保护，设备要求严苛。

专利CN1636921A中介绍了一种两步法制备聚丙烯酸系混凝土高效减水剂的方法，第一步以对甲苯磺酸或浓硫酸为催化剂、对苯二酚为阻聚剂、环己烷为除水剂，用聚合度为5～40的聚乙二醇与丙烯酸在80～90℃下进行酯化反应8±0.5小时，再过滤并抽真空除去环己烷，得到聚乙二醇单丙烯酸酯。第二步将聚乙二醇单丙烯酸酯与丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠混合液以及过硫酸铵和巯基乙醇混合液在85±5℃下同时控速滴加，于2±0.5小时内滴完，继续反应6小时，待反应完毕后冷却至室温，用氢氧化钠或氧化钙中和至PH＝7得成品。该方法采用的聚乙二醇存在两个活性的羟基，容易产生交联和副反应，在实际的聚羧酸系减水剂的生产中已经很少采用，且合成的聚丙烯酸系高效减水剂分散及分散保持性能不佳。

专利CN101041570A中报道，第一步酯化反应中以对苯二酚或吩噻嗪为阻聚剂，浓硫酸或对甲苯磺酸为催化剂，环己烷为带水剂，将酯化和聚合反应中所需甲基丙烯酸或丙烯酸一次性全部加入反应釜中，在95～130℃下与分子量1000～2000的甲氧基聚乙二醇进行酯化反应3.5～5.5小时后，抽真空除去带水剂，得到甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯大单体。第二步聚合反应中将大单体加热融化后加入水，升温至50～60℃，依次加入链转移剂烯丙基磺酸钠或巯基乙酸或巯基丙酸，调节单体丙烯酰胺或丙烯酸丁酯，引发剂过硫酸铵或过硫酸钾水溶液分三次加入，在75～90℃下恒温反应3～4.5小时后自然冷却至45℃以下时，用氢氧化钠或乙二胺或三乙醇胺中和至pH＝7.5±1.0，得到质量百分比浓度35～45％接枝共聚羧酸盐高性能减水剂。该方法通过提高酸醚比有效地提高了酯化率，所得产品的分散保持性能优良，但采用甲基丙烯酸产品成本较高。

发明内容

本发明目的是提供一种改性聚丙烯酸接枝共聚物类高效减水剂的制备方法，通过加入不饱和二元羧酸及其衍生物单体以调节共聚体系的聚合活性，容易获得结构和性能优异的接枝共聚物，并调节梳状分子结构主链上羧基基团的分布，有效改善了传统聚丙烯酸系减水剂普遍存在的分散保持性能不佳的问题。采用本方法合成的减水剂具有合成工艺过程操作简单、生产过程安全可靠、分散保持性能好、生产成本低等优点，在较低掺量下对不同种水泥具有较好的适应性。

实现本发明的目的方式如下：

一种改性聚丙烯酸接枝共聚物类高效减水剂的制备方法，其特征是在引发剂过硫酸盐的作用下，将甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯及丙烯酸的单体混合物a(具体制备方法在背景技术部分中专利CN 101041570A有详细描述)、由通式1或通式2表示的不饱和二元羧酸及其衍生物单体b或者通式1和通式2表示的不饱和二元羧酸及其衍生物单体混合物、以及由通式3表示的不饱和磺酸或其盐单体c在70～80℃下于水溶液中共聚1～6小时，然后降温至45～50℃用碱性溶液中和至PH＝7～8制得；