[发明专利]一种聚羧酸类混凝土分散剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于马来酸酐的聚羧酸类混凝土分散剂的制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。 

背景技术

目前，高性能减水剂已经成为制备高性能混凝土不可缺少的一个组分。众多减水剂品种中，梳形结构的聚羧酸系减水剂具有减水率高、塌落度经时损失小，掺量低等优点，成为了国内外研究的热点。梳形结构的聚羧酸减水剂都是由羧基、羟基、磺酸基等基团组成的主链和聚亚烷基二醇醚大分子组成的侧链构成。主链提供对水泥颗粒的吸附，提供分散斥力；长侧链增加了空间位阻效应，并形成较厚的吸附水膜，使聚羧酸减水剂对水泥颗粒的分散稳定效果更加明显，提高坍落度保持能力。 

聚羧酸减水剂中酯类侧链都是通过酯化或者酯交换的方式将聚亚烷基二醇醚接枝在主链上，酯化工艺需要使用大量的溶剂作为带水剂，反应结束后需要将溶剂进行分离和回收，这种溶剂化生产方式生产周期长、能耗大、污染大，这一系列的过程增加了生产成本又降低了生产效率，不利于可持续发展。 

马来酸酐是聚羧酸减水剂中常用的羧酸类不饱和单体之一，它分子上的酸酐基团对醇类物质有很好的酯化活性，马来酸酐聚醚酯用作混凝土减水剂原料在世界范围内有了一定的研究。 

中国专利CN 1712381A报道了一种将苯乙烯马来酸酐共聚物磺化，再用聚乙二醇在马来酸酐的酸酐基团上加成合成聚醚接枝聚羧酸型混凝土减水剂的办法，这种方法分为三个步骤：首先用马来酸酐与苯乙烯在溶剂中合成苯乙烯马来酸酐共聚物；第二步除去溶剂后用三氧化硫或磺酰氯将苯乙烯进行磺化处理；第三步将聚乙二醇和磺化苯乙烯马来酸酐共聚物在溶剂中按一定的比例进行接枝。整个加工工艺流程长，且第一步和第三步操作均需要在溶剂中进行，增加了加工难度，而且不利于环境保护。 

中国专利CN 1792960A报道了一种马来酸酐系混凝土减水剂的制备方法。该方法用马来酸酐与甲氧基聚乙二醇按一定的比例在有阻聚剂、催化剂、甲苯作溶剂的条件下高温反应10～15小时，得到马来酸单甲氧基聚乙二醇酯和马来酸双甲氧基聚乙二醇酯大单体混合物，再用2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠与之共聚得到产物。操作过程仍然需要使用溶剂，而且马来酸酯化物在水溶液中聚合活性不高，会有部分单体残留在产物中，造成原料的浪费。 

中国专利CN 1948209A报道了一种用聚乙二醇与马来酸酐合成马来酸酯化物，接着在水溶液中与丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠共聚得到一种聚羧酸系减水剂。该方法的第一步马来酸酐在高温条件下酯化聚乙二醇时采用减压的方法会造成马来酸酐的升华，造成原材料浪费，并且会不可避免的生成一部分双酯，在聚合过程中控制不当会引起凝胶，而且同样存在马来酸酯化物在水溶液中聚合活性不足的缺点，有较大提升的空间。 

发明内容

为克服上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于马来酸酐的聚羧酸类混凝土分散剂及其制备方法，生产出的产品具有减水性能好、坍落度损失小、增强效果明显、价格低廉、操作方便的优点。 

本发明的研究者经过大量的实验发现聚醚醇类物质对羧酸类聚合物的反应原料有很好的溶解性能，提出用共聚物反应单体之一的聚醚醇类物质作为溶剂，为其他单体的共聚反应提供场所，可有效的避免挥发性有机溶剂对环境和人体的伤害。 

本发明所述聚羧酸类混凝土分散剂可由下列步骤制备而成： 

(1)自由基共聚反应：单体A和单体C按照A/C摩尔比例为1.01∶1～1.5∶1在单体B作为溶剂的条件下进行自由基共聚反应，其中： 

单体A用通式(1)表示： 

通式(1)代表的是(烷基)乙烯基烷基酸酯，式中R₁代表氢原子或者甲基，n为亚甲基的个数，为0～2的整数。通式(1)代表的单体A可以是乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、异丙烯乙酸酯、异丙烯丙酸酯、异丙烯丁酸酯，这些单体可以单独使用或者两种或者两种以上以任意比例的混合物形式使用。 

单体B用通式(2)表示： 

通式(2)代表的是单烷氧基聚亚烷基二醇醚，式中R₂代表1～20个碳原子的烃基；p表示环氧乙烷的加成数量，为1～200的整数；q表示环氧丙烷的加成数量，为0～25的整数。它在共聚物中主要提 供分散能力和分散保持能力。