[发明专利]一种紫外光引发快速聚合制备聚马来酸酐减水剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料中混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种紫外光引发快速聚合制备聚马来酸酐减水剂的方法。

背景技术

马来酸酐减水剂具有适应性好、性价比高、制备工艺简单等优点，广泛应用于商品混凝土的配制。目前，制备聚马来酸酐减水剂主要采用无机过氧化物（如过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠）或氧化还原引发剂（H₂O₂-Fe²⁺、异丙苯过氧化氢-Fe²⁺、过硫酸盐-亚硫酸盐），通过加热方式进行自由基聚合。但上述两种引发剂体系均存在一定的不足，如过氧化物类引发剂容易导致链转移，使聚合产物分子量小，且分布不均匀，降低减水剂的性能；而氧化还原引发体系引发效率较低，需要在惰性气体保护下，长时间滴加引发剂进行聚合反应。另外，通过加热方式制备高浓度（≥40%）聚马来酸酐减水剂容易引起单体爆聚，反应难以控制。

光引发聚合制备聚马来酸酐减水剂是通过光引发剂吸收光能，产生活性自由基或离子，进而引发具有活性基团的单体发生聚合反应。宋丽超等人发表了《改性纳米TiO₂引发APEG、MA、马来酸单甲酯三元共聚的研究》，采用改性纳米TiO₂引发马来酸酐、烯丙基聚乙二醇和马来酸单甲酯三元共聚制备聚马来酸酐减水剂，但该方法以TiO₂作为光引发剂，不仅反应温度高（反应温度100℃），而且反应时间长（反应时间10h）。此外，合成的聚羧酸减水剂性能能否达到应用要求还不确定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种紫外光引发快速聚合制备聚马来酸酐减水剂的方法，反应过程不需要加热，比传统的热聚合方法反应时间更短，而且可以直接制备高浓度聚马来酸酐减水剂。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种紫外光引发快速聚合制备聚马来酸酐减水剂的方法，其通过光照条件引发聚马来酸酐减水剂原料水溶液进行自由基聚合，从而制备得到聚马来酸酐减水剂。

按上述方案，所述的减水剂原料由马来酸酐单体、不饱和聚氧乙烯醚单体、光引发剂和水组成。

按上述方案，所述马来酸酐单体和不饱和聚氧乙烯醚单体的摩尔比为（1～8）:1；以两种单体总质量为基准，所述的光引发剂掺量为0.1～5%。

按上述方案，所述的光引发剂为酰基膦酸氧化物或酰基膦酸酯。鉴于引发效率，所述的光引发剂优选二（2，4，6-三甲基苯甲酰基）-苯基氧化膦或2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯。

按上述方案，所述的光照条件为波长295～400nm的紫外光。

上述紫外光引发快速聚合制备聚马来酸酐减水剂的方法，具体包括以下步骤：

（1）配制减水剂原料：采用蒸馏水将马来酸酐溶解，随后加入不饱和聚氧乙烯醚单体、光引发剂搅拌混合均匀；

（2）将上述反应原料置于紫外光环境中辐照10～60min，加入碱调节体系的pH至7～8，即得到固含量高于40%的聚马来酸酐减水剂水溶液。

按上述方案，所述碱为碱溶液；所述碱溶液为质量分数30～40%的氢氧化钠、氢氧化钾水溶液；所述碱溶液也可以选择三乙醇胺。

按上述方案，所述蒸馏水的用量可以根据实际需要而定，根据聚马来酸酐减水剂水溶液的固含量，可以计算出相应蒸馏水的用量。

本发明利用紫外光照射，使酰基膦酸氧化物或酰基膦酸酯生成活性自由基，从而引发马来酸酐减水剂单体聚合。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1.传统制备聚马来酸酐减水剂需要蒸汽或锅炉加热，反应温度在80～100℃，本发明制备聚马来酸酐减水剂可室温反应，不需要额外加热，节省能耗；

2.传统通过加热方法制备聚马来酸酐减水剂聚合时间长达3.5～4h，聚合完毕还需要一定时间冷却降温，而本发明采用光引发聚合仅需要10～60min，效率更高，能够明显缩短生产周期；

3.本发明中光引发聚合反应过程可以通过电源有效控制紫外光的提供，方便快捷的控制反应进程，不会引起爆聚；

4.传统制备聚马来酸酐减水剂的固含量在20～40%，包装与运输成本很高，本发明能够制备更高固含量（40%～60%）性能优良的聚马来酸酐减水剂。

附图说明

图1是聚马来酸酐减水剂红外光谱图。

图2是聚马来酸酐减水剂的凝胶渗透色谱图。

具体实施方式