[发明专利]一种聚羧酸减水剂酯化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效混凝土减水剂的制备方法，特别是使用不饱和羧酸与端甲基聚乙二醇酯化后，共聚反应制备高效混凝土减水剂的方法。

背景技术

梳状聚羧酸水溶性高分子，即聚羧酸高效减水剂，是一种用途广泛的水泥超塑化剂，目前已经在工程领域得到普遍使用。其特点：1、掺量低，减水率高，节约水泥。掺量一般占胶凝材料总量的0.5％～1.3％，因其对水泥粒子的分散能力强，减水率大大超过普通减水剂，与粉煤灰配合使用，使得水胶比较低，适应配制中、高强度的高性能混凝土。与普通减水剂一样在减水的同时减少水泥用量，可以提高经济效益。2、混凝土流动性大，坍损小。由于聚羧酸系高效减水剂良好的分散稳定性，使得所配制的流动性混凝土经时损失小，弥补了常用萘系高效减水剂配制的混凝土坍落度损失大、易泌水等方面的缺陷，与粉煤灰配合使用，减水剂的小掺量即可获得优异的流动性，适应各种施工工艺要求，特别对于泵送混凝土不易发生堵管现象。3、配制的混凝土适用范围广，对施工环境温度要求低。用聚羧酸系高效减水剂配制的混凝土，其流动性大，易于浇筑密实，比普通混凝土密实度、强度有大幅度的提高，而且使混凝土抗渗抗裂的性能得到改善，并且可以大掺量使用粉煤灰，这样可以减小混凝土水化热，另外聚羧酸系高效减水剂的保塑功能比普通萘系减水剂要好，适宜大体积混凝土及夏季施工，对于冬季施工，因为水胶比较低，聚合物形成的空间柔性网络，提高了混凝土拌合物的粘聚力，使得混凝土早期抗冻性能增强，在室外气温不是很低的情况下可以正常施工。

在该产品生产过程中，使用甲基丙烯酸(MAA)或者丙烯酸(AA)与一定摩尔比的端甲基聚乙二醇(MPEG)进行酯化，得到聚合所需要的不饱和酯大单体。酯化过程中，通常使用质子酸作为酯化的催化剂，如：浓硫酸、甲基苯磺酸、苯磺酸、等，这些催化剂虽然都有较好的催化效果，但不同程度地存在反应时间长、转化率低、所需要的MAA或者AA摩尔比较大，对合成单体的选择受局限等不利之处。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本发明用于聚羧酸减水剂酯化的催化剂硫酸氢钠，通过研究发现，由于硫酸氢钠易溶于水，其水溶液呈强酸性，用量少且反应温和，用作甲基丙烯酸(MAA)或者丙烯酸(AA)与端甲基聚乙二醇(MPEG)的酯化反应，该催化剂价廉易得，又是晶体，保管使用方便，对设备腐蚀和环境污染小，催化活性高，可直接使用，替代浓硫酸、甲基苯磺酸、苯磺酸取得较好效果。

本发明的一种聚羧酸减水剂酯化的方法，按照下述步骤进行：

(1)酯化反应：将足够用量的MPEG一定的温度下融化，加入酯化釜，加入复合阻聚剂，充分搅拌后，加入不饱和羧酸，向釜内通N₂置换掉空气，加入催化剂硫酸氢钠，在氮气保护下，升温至110-120℃；保温反应3-5小时后，降温至50℃备用，其中所述的复合阻聚剂为吩噻嗪与对苯二酚按照质量比为1∶1的混合物，其中所述的不饱和羧酸为甲基丙烯酸或者丙烯酸，其中复合阻聚剂∶不饱和羧酸∶硫酸氢钠的质量比为1.0-2.5∶150-300∶3-14；

(2)聚合反应：将酯化物稀释到浓度为40％，与引发剂溶液同时滴加入85-90℃聚合釜中，滴加时间控制在2.5-5小时；升温至90-95℃，保温0.5-1小时；降温至45℃；其中所述的引发剂溶液浓度为40％过硫酸钾水溶液；

(3)中和：用一定量的NaOH溶液，加入反应釜中，调节pH6～8。

本发明的优点：根据上述方法制备的高效混凝土外加剂的特点，催化剂价廉易得，又是晶体，保管使用方便，对设备腐蚀和环境污染小，催化活性高。

下面通过实例进一步阐述本发明，但不限于本发明。

具体实施方式

实施例一：

将足够用量的MPEG一定的温度下融化，加入酯化釜，加入复合阻聚剂2.0KG(吩噻嗪与对苯二酚各1KG)，充分搅拌后，加入MAA200KG，向釜内通N₂置换掉空气，加入硫酸氢钠6KG，在氮气保护下，升温至110℃。保温反应3小时后，降温至50℃稀释后，与引发剂溶液(质量浓度为40％过硫酸钾水溶液)同时滴加入87℃聚合釜中，滴加时间控制在3小时。升温至93℃，保温1小时。降温至45℃，用一定量的NaOH溶液，加入反应釜中，调节PH6～8。

与原工艺使用硫酸催化对比，时间缩短1小时，用量为硫酸的一半。