[发明专利]一种聚羧酸类高效水泥减水剂的合成方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种水泥外加剂的制备方法，特别涉及水泥减水剂的制备方法，具体地说是一种聚羧酸类高效水泥减水剂的合成方法。

二、背景技术

在水泥中添加外加剂是改善水泥制品性能的主要手段之一。在我国所用的外加剂产品中80％为减水剂产品，其中聚羧酸类高效水泥减水剂产品只占2％。

目前，聚羧酸类高效水泥减水剂的合成方法主要有以下三种。简述如下：

1、大单体直接共聚法

目前研究人员常采用两种方法来合成大分子单体，分别为：(1)控制双羟基聚乙二醇酯化率法。(2)利用单羟基聚乙二醇酯化法。

武汉理工的马保国等用聚乙二醇(聚合度23)和丙烯酸为原料，在80～90℃条件下将丙烯酸缓慢滴加到聚乙二醇中，并以甲苯为携水剂，反应约8h得到丙烯酸聚乙二醇单酯大分子单体。再以过硫酸铵为引发剂，引发大分子单体和丙烯酸、2-丙烯酰胺-2甲基丙基磺酸钠等混合单体，在80℃下聚合得到聚羧酸类高效减水剂产品(马保国，谭洪波，孙恩杰，潘伟.化学建材2006年，第22卷，第2期，36-38)。

清华大学的李崇智等以聚乙二醇(聚合度23)和(甲基)丙烯酸为原料，用略过量的(甲基)丙烯酸和聚乙二醇进行酯化，通过控制聚乙二醇双羟基酯化率(控制酯化率在50％附近)来得到(甲基)丙烯酸聚乙二醇单酯大分子单体，再与甲基丙烯磺酸钠等单体在70～80℃下共聚得到聚羧酸类高效减水剂产品(李崇智，李永德，冯乃谦.建筑材料学报2002年12月，第5卷，第4期，326-330；李崇智，李永德，冯乃谦.混凝土与水泥制品2002年4月，第2期，2-6.；李崇智，李永德，冯乃谦.化学建材2002年，第2期，30-33)。

廖国胜等同样以聚乙二醇和丙烯酸为原料，他首先以对甲苯磺酸或浓硫酸为催化剂，80～90℃条件下制备大分子单体，然后再过硫酸铵为引发剂，使大分子单体与丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠或其他不饱和磺酸钠盐在85±5℃下进行共聚，得到文中所述的减水剂产品(CN 1636921A)。

丁健等则采用了不同分子量的(甲基)丙烯酸聚乙二醇单酯的混合物作为大分子单体，再与不饱和羧酸和不饱和磺酸盐进行共聚，最终得到文中所述的减水剂产品(CN1962525A)。

由于所用原料聚乙二醇有双羟基，酯化反应中生成(甲基)丙烯酸聚乙二醇双酯是不可避免的，而双酯的出现会使后面的聚合反应中产生交联现象，交联会使产品分子量骤增，使产品的水溶性降低。为了尽可能地避免交联现象出现，部分研究者采用单封端的聚乙二醇进行酯化反应来得到大分子单体。

河北工业大学的张红柳等以丁氧基聚氧乙烯(聚乙二醇单丁醚)和甲基丙烯酸为原料在90℃下反应8h得到大分子单体，再与丙烯酸、不饱和磺酸盐等在84℃下反应3h得到聚羧酸类减水剂产品(张红柳，张福强，张志斌，韩恩山，周会青.混凝土2006年，第10期，49-51)。

江苏省建筑科学研究院有限公司的游有鲲等选择适当的反应介质和不饱和羧酸单体或其衍生物与不同分子量的含有端羟基的脂肪醇聚氧乙烯醚，通过酯化或酰卤的醇解反应来得到大分子单体。再按照主链与支链的不同配比，优化羧酸类减水剂各活性单体的量，采用水性体系共聚。反应中同时滴加引发剂和单体溶液或其混合液，反应温度维持在75～95℃，反应结束后降温、中和得到终产物(游有鲲，冉千平，丁蓓，刘加平.化学建材2004年，第2期，46-48)。

雷家珩等以丙烯酸、聚乙二醇单甲醚(聚合度18)、甲基丙烯磺酸钠等为原料，先将丙烯酸与聚乙二醇单甲醚在70～150℃下反应生成大分子单体，然后加入余下的丙烯酸与磺酸系衍生物在35～90℃下进行自由基聚合，制备出文中所述的丙烯酸系多元嵌段共聚物类高效减水剂(CN 1800076A)。

2、先聚合后功能化法：

由于大分子单体的聚合活性有所下降，不利于减水剂的合成，故有研究者利用先聚合后功能化的方法来制备减水剂。