[发明专利]一种聚羧酸高性能减水剂的低温合成方法

说明书

技术领域：

本发明属于建筑混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种聚羧酸高性能减水剂的低温合成方法。

背景技术：

随着混凝土技术的发展，对高性能混凝土、高强度混凝土、高流动性混凝土的需求量越来大，高性能减水剂已成为混凝土使用过程中不可或缺的组分之一。

聚羧酸系减水剂从20世纪80年代面世以来，以其掺量低、减水率高、保坍性好、可赋予混凝土材料各种优异性能、分子设计性强、绿色环保等优势，得到人们的青睐，成为近些年减水剂技术的研究热点和方向。

聚羧酸减水剂分酯类和醚类两种。近年来，TPEG、HPEG聚醚国产化，醚类聚羧酸减水剂是以不饱和聚醚作大单体，与活性小单体通过一步聚合的方法制备。由于该工艺简单，减水剂分子结构可调，性能稳定，受到众多生产厂家的青睐。酯类聚羧酸减水剂由于工艺条件复杂，合成温度高，反应时间长，成本较高，性能不稳定，已逐步被醚类聚羧酸减水剂取代。

目前，醚类聚羧酸减水剂的合成工艺中，需通过蒸汽加热，反应温度控制在60-70℃，反应时间4-5小时，生产周期6小时左右；用于聚合的引发剂有过硫酸铵、过硫酸钾，氧化还原引发体系等；过硫酸铵的的引发温度在60-80℃，以双氧水和抗坏血酸组成的氧化还原引发体系引发温度在60℃，由过硫酸钾和亚硫酸氢钠组成的氧化还原引发体系引发温度可降至40℃；普通的聚合引发剂无法在室温下引发聚合制备聚羧酸减水剂。

聚羧酸减水剂合成工艺涉及的生产设备有不锈钢反应釜或搪瓷反应釜，加热锅炉，滴加装置，冷却水循环系统，反应监控系统等；目前该工艺存在生产设备投入较大，工艺需严格控制，人力投入大，生产周期长、效率低等问题。如果能够改进聚合工艺，反应在低温及室温下(5-35℃)，就能节省大量的生产设备投入，即锅炉、反应釜、冷却水循环系统的投入，同时简化工艺，缩短生产周期，可以节省大量的人力物力，降低生产成本，提高经济效益。

发明内容：

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种聚羧酸高性能减水剂的低温合成工艺，将低温聚合引发剂用于合成聚羧酸高性能减水剂，反应温度，简化合成工艺，提高生产效率。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：

一种聚羧酸高性能减水剂的低温合成方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将不饱和聚氧乙烯醚溶解于去离子水中，搅拌均匀；

(2)将不饱和一元羧酸或部分不饱和磺酸盐单体溶液加入，调节反应液pH在3.0-7.0（优选4.0以上），将还原剂和链转移剂依次加入；

(3)在0-40℃（优选5-35℃）下滴加氧化剂的水溶液；

(4)保温10-30min，调节溶液的pH至6-8，得到聚羧酸高性能减水剂。

反应原料的重量份数如下：

所述氧化剂选自过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、过硫酸铵和过硫酸钾。

所述还原剂选自亚硫酸钠、酒石酸、氯化亚铁、莫尔盐、焦亚硫酸钠、连二亚硫酸钠、次磷酸和次磷酸钠中的两种或两种以上。

步骤(1)中所述的不饱和聚氧乙烯醚，其结构式如通式(1)所示：

通式(1)中：R₁、R₂和R₃各自独立的表示氢原子或甲基；R₄表示氢原子或碳原子数1-10的烃基；R表示碳原子数为2-5的亚烷基；m表示RO平均加成摩尔数为1-200；X表示碳原子数为1-5的亚烷基。

所述不饱和单体是不饱和一元羧酸，其结构通式为：

其中R₅、R₆、R₇各自独立的表示氢原子或甲基，M₁代表氢或一价金属或铵。不饱和一元羧酸优选丙烯酸，甲基丙烯酸。

所述不饱和单体是不饱和磺酸盐单体，其结构通式为：

其中R₈代表氢或碳原子数1-3的烃基，M₂代表氢或一价金属或铵。不饱和磺酸盐单体优选烯丙基磺酸钠，甲基丙烯磺酸钠。

所述的链转移剂选自巯基乙醇、巯基乙酸、2-巯基丙酸、3-巯基丙酸和硫代甘油中的一种或两种以上。