[发明专利]一种聚醚类聚羧酸减水剂低温合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及适用于自密实混凝土、高性能混凝土、超高强混凝土的新型材料科学领域，尤其是一种聚醚类聚羧酸减水剂低温合成方法。

背景技术

近年来，随着高铁、高速公路的大量建造和对节能减排和低碳经济理念的提出，减水剂要求有良好的分散效果，且生产过程应对环境污染，更强调其低能生产的概念。经过二十年的发展，市场上已出现多种具有不同分子结构及性能特点的聚羧酸系减水剂，但同时也存在对某些水泥适应性不强，对含泥量、石粉含量较高的混凝土易出现保坍性能不足，因其减水率高，也易出现泌水现象，尤其在中低标号的混凝土配比中，和易性不好，综合效果还不如传统的萘系、氨基磺酸盐、脂肪族类减水剂。

聚醚类聚羧酸系减水剂具有很高的减水率和保坍能力，在我国高铁和高速公路建筑工程中的应用越来越广泛。

专利CNI01530760A提出一种以烯丙基聚乙二醇与不饱和竣酸或其衍生物在50~80℃的温度及氧化还原体系催化剂作用下，共聚3~5小时合成一种高效聚醚类减水剂的方法。具体方法如下：在四口烧瓶内加入烯丙基聚乙二醇醚和去离子水，加热溶解，升温至55~60℃，待烯丙基聚乙二醇醚溶解后，加入硫酸亚铁和双氧水。在55~60℃下，同时滴加丙烯酸溶液和抗坏血酸钠溶液，滴加时间控制在4小时，反应温度保持不变。滴加完毕后，继续保温30分钟，之后冷却到40℃以下，加氢氧化钠中和至pH=6.8，加水稀释至40%，得到无色透明溶液。此方法的加热温度较高，能耗较大。

专利CN101225148A介绍了一种烯丙基聚醚型高性能减水剂的合成方法。其合成方法如下：将反应釜升高温度至40~60℃，将不饱和烯丙基聚乙二醇单体加入马来酸酐水溶液的反应釜中，升高温度达到70~90℃将(甲基)烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸、衣康酸、丙烯酸和丙烯酰胺中一种或几种的混合物水溶液滴加入反应釜中，单体滴加时间45~180分钟；或将反应釜升高至40~60℃，在反应釜中装入经预处理的马来酸酐水溶液，之后将(甲基)烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸、衣康酸、丙烯酸和丙烯酸酐中一种或几种的混合物水溶液与不饱和烯丙基乙二醇单体混合，升高温度达到70~90℃，滴加混合单体，滴加时间5~180分钟。此方法得到的聚羧酸系减水剂一般情况下具有很好的分散能力和流动性保持效果，但对有些水泥仍存在着坍落度损失问题。

专利CNI01186460A公布了一种以烯丙基聚乙二醇为原料的聚羧酸系减水剂及其合成方法。其合成方法如下：将烯丙基聚乙二醇、马来酸酐、丙烯酸甲酯、水依次加入反应釜，通入氮气保护，加入过硫酸铵或硫酸亚锡，在90℃下反应6小时，加入50%氢氧化钠溶液，调节pH值至7。此方法合成中需要通入氮气，既不容易控制反应，又增加了生产成本，且分散效果一般、掺量较高。

从以上三个专利可以看出，减水剂生产工艺较为复杂，反应温度较高，且对设备要求很高。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种可实现低温合成聚醚类聚羧酸减水剂，不仅降低能耗，还减少了副反应，提高了聚醚类聚羧酸减水率及保坍能力的聚醚类聚羧酸减水剂低温合成方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种聚醚类聚羧酸减水剂低温合成方法，在氧化还原作用体系下由不饱和聚氧乙烯醚及不饱和一元羧酸或部分不饱和磺酸及其盐单体的小单体组分为反应原料在水溶液中共聚而成，在冷却阶段，加入多羟基羧酸盐或硼酸盐类活性缓凝组分，从而形成特定的聚合分子链结构。并由下列组成物及重量百分比组成：聚羧酸醚类母液（固含量40～50%）90%~95%，多羟基羧酸盐/硼酸盐类活性缓凝组分（纯度98～99%）5%~10%。

作为优选，该方法包括以下步骤：

1）将不饱和聚氧乙烯醚溶解于去离子水中，加热到30~50℃后，加入氧化剂，搅拌使其混合均匀，其中氧化剂占不饱和聚氧乙烯醚总量质量的0.5%；

2）温度稳定后，首先滴加还原剂及链转移剂的混合样，滴加时间为3.5~4h，5～10min后，开始滴加含碳数是3~10的不饱和一元羧酸或部分不饱和磺酸及其盐单体的共聚单体，滴加时间为2.5~3h，其中不饱和一元羧酸或部分不饱和磺酸及其盐单体与不饱和聚氧乙烯醚的摩尔比为3.0～5.5，还原剂与共聚单体摩尔比为0.2～0.5%，链转移剂与共聚单体摩尔比为0.1～0.3%。

3）滴加完，熟化1~1.5h后，加入氢氧化钠溶液，调整pH值至5～6；

4）在母液冷却过程中，加入占母液质量2%的多羟基羧酸盐、硼酸盐类活性缓凝组分，配置成特定的浓度供具体工程使用。