[发明专利]一种高分散性聚羧酸超塑化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分散性聚羧酸超塑化剂的制备方法。

背景技术

具有超分散性能的超塑化剂成为高性能混凝土中不可缺少的组分。现有技术中，聚羧酸超塑化剂的分子结构决定其性能。分子结构包括主链结构单元的组成、比例和长度，侧链结构单元的组成和长度，离子基团的种类，电荷密度，聚合物的分子量及分布等。

而聚羧酸系减水剂在制备过程中，一般选择一些带不同基团的单体材料，再按照分子设计原则通过加成反应将可聚合结构单元合成预定结构与性能的减水剂。通常由含羧酸基和聚氧化乙烯基两种以上的单体，与含磺酸基、酯基或其它基团的一些可聚单体通过自由基共聚反应合成，其化学分子结构中含有羧酸基和聚氧化乙烯基及其它基团的结构单元。在聚合物的分子结合过程中，不同单体以随机或有规律地聚合在一起，以含羧基、聚氧乙烯基、酯基、磺酸基等单体为基本单元。

聚羧酸高性能减水剂具有较好的减水增强性能，较低的收缩率，但其存在许多应用技术问题，如聚羧酸产品单一、坍落度损失快、适应性狭窄以及混凝土用水量及骨料中含泥量的敏感性等。

超塑化剂的应用涉及超塑化剂、水泥及砂石料的问题，其中，外加剂与水泥、砂石料的适应性成为砼施工过程中一个难题。其主要表现为和易性差和坍落度损失快等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分散性聚羧酸超塑化剂的制备方法，由该方法制备的聚羧酸超塑化剂，具有低掺量、高减水率、低坍落度损失和适应性好性能。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种高分散性聚羧酸超塑化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按质量份计，将100份甲氧基聚乙二醇单甲醚、4份聚丙二醇、20-55份甲基丙烯酸、0.5-0.8份的混合阻聚剂和2-5份的催化剂置于第一反应装置中，通氮气保护，反应温度为100-130℃，反应时间为5-10h，反应结束后，加入35份水和5份质量浓度为30%的氢氧化钠溶液，得到聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、聚丙二醇-2-甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸混合物中间体MP；

步骤二，将100份中间体MP抽到第一滴加装置中，加入5-10份（甲基）丙烯酸酯类不饱和单体、5份的硅烷不饱和单体、0.5-2份链转移剂和40份水，混合均匀，在3h内滴完；将1-5份引发剂和50份的水置于第二滴加装置中，在4h内滴完；将1-5份磺酸盐和50份水置于第二反应装置中，温度达到50℃-90℃时，依次滴加第二滴加装置中和第一滴加装置中的溶液，滴加结束后，保温1h，冷却至40℃时，加入20份质量浓度为30%的氢氧化钠进行中和，得到聚羧酸超塑化剂。

进一步，甲氧基聚乙二醇单甲醚的分子量为600、1000、1200、2000或3000中的两种。

进一步，聚丙二醇的分子量为600或1000中的一种。

进一步，混合阻聚剂为对苯二酚与吩噻嗪，其质量份比为1：1。

进一步，催化剂为对甲苯磺酸或浓硫酸。

进一步，（甲基）丙烯酸酯类不饱和单体为（甲基）丙烯酸甲酯、（甲基）丙烯酸乙酯、（甲基）丙烯酸羟乙酯或（甲基）丙烯酸羟丙酯。

进一步，硅烷不饱和单体为γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH-570）或乙烯基三甲氧基硅烷。

进一步，链转移剂为巯基乙酸、3-巯基丙酸或3-巯基丁酸酯。

进一步，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。

进一步，磺酸盐为烯丙基磺酸钠或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。

采用上述方案后，本发明高分散性聚羧酸超塑化剂的制备方法，工艺简单，条件容易控制，性能稳定，生产中不含污染环境的有机溶剂，是一种绿色环保的水溶性高分子，易于工业化生产。

同时，采用了不同分子量的甲氧基聚乙二醇单甲醚和聚丙二醇与甲基丙烯酸进行酯化，在支链上引入长短不同的聚氧烷基烯醚类侧链，不仅形成空间阻隔作用，而且其醚键的氧与水分子形成强力的氢键，并形成溶剂化的立体保护膜，该保护膜既具有分散性，又具有分散保持性。

然后通过自由基聚合引入活性较高的（甲基）丙烯酸酯和磺酸盐等不饱和单体，使得分子结构上含有较高的阴离子电荷密度，阴离子电荷密度越高，吸附就越高，分散性就越好，而且（甲基）丙烯酸酯类不饱和单体中的酯键在水泥水化过程中可以起到保护大分子单体分子结构中酯键的作用，并可以增加水泥浆体负电荷密度，起到提高保持性能的作用。