[发明专利]一种聚醚型羧酸系减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土用外加剂及其制备方法，尤其涉及一种聚羧酸类减水剂及其制备方法。

背景技术

减水剂又称为分散剂或塑化剂，由于使用时可使新拌混凝土的用水量减小，因此而得名。在现代混凝土技术领域里，减水剂是改善混凝土流变性能的外加剂之一，已被当作混凝土除水泥、砂、石和水之外的第五组份。

常见的减水剂主要有木质素环酸盐系、萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐系和聚羧酸系等。20世纪30年代到60年代是普通减水剂的应用和发展时期，早期使用的减水剂主要为松香酸钠、木质素磺酸钠、硬脂酸盐等有机化合物，其主要是用于改善混凝土的施工性，解决混凝土路面的抗冻融等耐久性问题。但是，随着施工要求的不断提高，这些早期的减水剂的减水效果已经不能满足现代工程建设的需要。

从1962年日本首先开发萘磺酸甲醛缩合物高效减水剂和1964年西德开发三聚氰胺系高效减水剂以来，进入了高效减水剂的开发与应用时期，有利地推动了混凝土技术的发展，这两个系列高效减水剂的突出特点是减水率高，水泥分散效果好，其主要作用是大幅度降低单位用水量或单位水泥用量，用于配制高强、超高强、高耐久性混凝土，但其致命缺点是坍落度损失大，制备过程中甲醛挥发对环境污染严重。而聚羧酸系高效减水剂掺混量低，但对混凝土(水泥)的分散性好，保坍性好，并且易改性，故其高性能化潜力大，被认为是高效减水剂的换代产品。

国外聚羧酸系高效减水剂在混凝土制备中已经广泛使用，产品类型主要以马来酸酐系为主。以日本为例，产品合成方法主要为：第一步，在氮气保护条件下，甲醇与环氧乙烷在一定的温度和压力下反应，再向反应容器内加入NaOH，升高温度减压脱水。随后，向混合物中加入一定量的烯丙基氯，当混合物碱度降低至一个稳定值时，用HCl中和混合物，分离得到烯丙基醚。第二步：以甲苯作为溶剂，在氮气保护下，以第一步反应得到的烯丙基醚与马来酸酐进行聚合反应，蒸除甲苯溶剂，得到马来酸酐系高性能混凝土减水剂。

国内近几年也有聚羧酸系高效减水剂的相关报道。其使用原料一般由不饱和羧酸类(丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐)、聚氧链烯烃(聚氧乙烯、聚乙二醇等)、不饱和羧酸酯类、含有磺酸基团的不饱和单体等；其合成步骤一般分为两步进行。如CN1316398A中报道的聚羧酸系引气高效混凝土减水剂在对甲苯磺酸作催化剂、对苯二酚作阻聚剂、过氧化二苯甲酰作引发剂条件小与甲基丙烯酸发生聚合反应，待反应基本完成后除去溶剂得到引气型高效减水剂。该方法得到的减水剂仅溶于碱液而难溶于水，给使用带来很大不便。CN1800076A也公开了一种丙烯酸系多元共聚物类高效减水剂，其各原料所占份数为：丙烯酸或其衍生物100份、聚氧链烯烃150～450份、磺酸系衍生物10～80份、去离子水溶剂450～800份、催化剂0.5～6份、阻聚剂0.1～5份、异丙醇链转移剂5～30份、引发剂0.5～5份，NaOH溶液的加入量为使产品的PH值达到6～8。但是，该专利所提供的方法反应过程难以控制，减水率和坍落度保留值也依然不是很理想。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种新型的减水剂，该减水剂环保、坍落度损失小、减水率高，并且制备工艺简单，成本低廉。

本发明所述丙烯酸系减水剂由下述组分制备而成：聚丙烯醇醚、顺丁烯二酸酐、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酰胺、丙烯酸-2-羟基乙酯、引发剂和水。优选地，各组分的重量份数为：聚丙烯醇醚25-40份、顺丁烯二酸酐3-6份、甲基丙烯磺酸钠1-6份、丙烯酰胺0.5-4份、丙烯酸-2-羟基乙酯1-5份、引发剂0.5-4份和水100份。

进一步优选地，各组分的重量份数为：聚丙烯醇醚30-35份、顺丁烯二酸酐3.5-4份、甲基丙烯磺酸钠2-3份、丙烯酰胺1-2份、丙烯酸-2-羟基乙酯2-3份、引发剂1-2份和水100份。

优选所述聚丙烯醇醚为CH₂＝CHCH₂O(CH₂CH₂O)_nH，其中n＝10-60。优选所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。

所述减水剂的制备方法包括：

步骤一：将丙烯醇醚、顺丁烯二酸酐和甲基丙烯磺酸钠配制成水溶液，加入到反应釜中，搅拌，升温至80～100℃；

步骤二：向步骤一中得到的混合物中滴加丙烯酰胺和丙烯酸-2-羟基乙酯形成的水溶液以及引发剂的水溶液，滴加过程中保持温度在80～100℃，滴加时间为2～5小时；

步骤三：滴加完毕后，80～100℃下恒温反应2-8小时；