[发明专利]一种改性羧酸类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，尤其涉及一种改性羧酸类减水剂及其制备方法。

背景技术

随着混凝土技术的迅速发展，利用混凝土外加剂来改善混凝土性能越来越得到人们的重视，而聚羧酸类减水剂具有很多优点，比如在低掺量时能使混凝土具有好的流动性，与水泥有相对好的适应性，在低水灰比时具有低粘度和相对好的坍落度保持性等，因而近几年在混凝土制备中已经广泛使用。

国外常用的这类减水剂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。其使用原料一般有不饱和羧酸类(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下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。

此外，CN101955333A和CN102268121A中也都公开了一种聚羧酸系减水剂，但是其中所述方法反应温度比较高，反应过程比较难以控制，需要真空或氮气保护。

这类减水剂的常用原料虽然有限，比如常用的有丙烯酸类化合物、不饱和有机酸如马来酸酐、烯丙醇聚氧乙烯醚、引发剂如过硫酸铵、链转移剂如异丙醇等，但是，基于不同的加料顺序、不同的原料组成和用量，这类减水剂的性能又会有很大的不同，且目前为止，并没有什么规律可寻。

发明内容

本发明的发明人意料不到地发现，通过合理控制原料的加料顺序和原料的用量比，能够得到环保、坍落度损失小、减水率高的新型减水剂，并且该减水剂的制备工艺简单，成本低廉。尤其是，本发明意外地发现，采用组成在本发明限定范围内的原料制备得到的减水剂，其制备过程中使用种类较少的常规原料，无需采用高温反应的条件，也无需氮气保护或抽真空，就可以得到与现有技术中的减水剂相比，具有等同或者更优减水性能的减水剂，且反应产率比较高。

本发明首先提供一种改性羧酸类减水剂，其制备原料包括：烯丙醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、引发剂、链转移剂、碱性中和剂、水。优选地，所述引发剂为过硫酸铵和双氧水。优选地，所述链转移剂为巯基丙酸。优选地，所述碱性中和剂为氢氧化钠。

优选地，上述改性羧酸类减水剂，其由下述重量份的原料制备而得：烯丙醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙醇聚氧乙烯醚4000-4500、丙烯酸500-550、甲基丙烯磺酸钠60-80、引发剂45-65、链转移剂(优选巯基丙酸)10-15、碱性中和剂100-200、水4000-6000。优选地，所述引发剂由30-45重量份的过硫酸铵和15-20重量份的双氧水组成。

上述改性羧酸类减水剂，优选地，所述甲基丙烯磺酸钠的用量为70-80。

优选地，上述改性羧酸类减水剂，优选地，所述引发剂是过硫酸铵，更优选地，所述碱性中和剂是氢氧化钠。

优选地，上述改性羧酸类减水剂，其制备方法包括：

(一)A料、B料和C料的制备

(A)向底水中加入大单体烯丙醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、双氧水，混合均匀，制得C料；

(B)将丙烯酸溶解在水中制得B料；

(C)将甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵和巯基丙酸溶解在水中制得A料；

(二)聚羧酸减水剂的合成