[发明专利]一种制备聚羧酸接枝共聚物类高效减水剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂技术领域，特别是涉及一种制备聚羧酸接枝共聚物类高效减水剂的方法。

背景技术

混凝土作为主要的建筑材料，对于国家基础设施建设和发展起到重要的作用。混凝土通常由石子、砂、水泥以及水等组分构成，随着社会的发展和科技的进步，预拌混凝土即商品混凝土得到迅猛发展。聚羧酸减水剂作为混凝土化学外加剂，可以有效减少混凝土单位立方用水量，增加预拌混凝土流动性，改善混凝土和易性，使之成为混凝土必不可少的组分之一。

聚羧酸减水剂呈梳型结构，以不饱和聚醚、不饱和酸等单体为原料，在合成温度为50-90℃条件下合成。但在此温度条件下合成时由于升、控温不便，不仅生产过程复杂，周期延长，同时增加了成本，造成了一定的能源浪费。如公告号为CN102633951A的专利文献公开了一种聚醚型聚羧酸系减水剂及其制备方法，此方法的合成温度为50℃，在此温度下不仅能耗较大、使生产操作步骤繁琐，而且上述方法的生产周期较长、成本较高。而低温条件下，若合成配比不变，随着合成温度的降低，对聚羧酸减水剂分散性能影响很大。这主要是因为温度降低，使得引发速率降低，导致聚合反应速率降低。在相同的合成时间内使产品的聚合度降低，外观上表现为合成产物的黏度很小。为了使低温条件下的合成产物与高温下的产物从分子量到分散性能尽可能一致，通常从引发体系入手来解决上述问题。如采用引发活性高的引发体系，增加引发剂用量等。

然而，在低温条件下为了增加引发速率而一味的增加引发剂用量，虽然可使引发活性增加，但由于引发剂用量较多，在合成体系中自由基浓度较高，使得合成产物支链、副产物较多，对混凝土流动性造成不利的影响，有时还会发生爆聚现象。如公告号为CN101974135A的专利文献公开了常温条件下合成聚羧酸减水剂的方法，其中大单体烯丙基聚氧乙烯醚的用量为72g，过硫酸钾的用量为2.4g，引发剂用量占大单体的摩尔比例为0.296；引发剂单体摩尔用量较多，可造成副产物增多、使减水剂分散性能降低的现象发生。

目前，在造纸分散剂、水处理絮凝剂等领域，已有成功应用复合引发体系提高聚合反应速率的报道，有关研究人员通过测定聚合反应速率、表观活化能及转化率等参数证明复合引发体系具有高引发活性，可以有效增加聚合反应速率，提高产物的分子量。在混凝土技术领域，高活性的复合引发体系的应用还较为少见。已有采用引发活性较高的氧化还原体系，一般为单引发剂-单还原剂组成的引发体系，可降低表观活化能，但降低程度有限，在低温下制备的聚羧酸减水剂性能不能达到最优。因此，如何优化引发剂的种类和配比，构建高活性的复合引发体系，建立低温条件下高效制备聚羧酸接枝共聚物类高效减水剂的方法，成为当前业界的重要研究课题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备聚羧酸接枝共聚物类高效减水剂的方法，可以克服低温条件对聚合反应产生的负面效应，该方法具有生产周期较短，低能耗、高效率，引发活性高、副产物少，清洁环保，适于工业化生产等优势。该方法合成的聚羧酸减水剂具有优异的分散能力和良好的适应性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种制备聚羧酸接枝共聚物类高效减水剂的方法，在5-30℃的低温条件下制备所述减水剂，且制备过程中所用的引发体系为复合引发体系，所述复合引发体系采用一种引发剂I和多种还原剂R、一种还原剂R和多种引发剂I或者多种引发剂I和多种还原剂R的组合；

所述引发剂I选自：过氧化氢、过硫酸盐LS₂O₈、水溶性偶氮引发剂W，其中所述过硫酸盐LS₂O₈的结构通式为：

所述水溶性偶氮引发剂W包括W1、W2、W3、W4，其中水溶性偶氮引发剂W1的结构通式为：

水溶性偶氮引发剂W2的结构通式为：

水溶性偶氮引发剂W3的结构通式为：

水溶性偶氮引发剂W4的结构通式为：

式中R1为K⁺、Na⁺、NH₄⁺或Ca²⁺，

R2为-(CH₂)₂COOH、-(CH₂)₂SO₃H、或

R3为或

R4为或

R5为或