[发明专利]一种聚羧酸高性能水泥减水剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥减水剂的制备方法，尤其是在减水剂结构中引进甲基丙烯酸缩水甘油酯与多元有机酸的反应物作为合成单体的一种聚羧酸高性能水泥减水剂的制备方法。 

发明背景

聚羧酸系水泥减水剂（超塑化剂）因其具有分散性好、减水率高、坍落度损失小、分子结构多样性和可设计性、制备过程及使用过程环境友好等优点正在成为混凝土用主要的减水剂品种，从现有商品化的聚羧酸系高性能减水剂的结构和组成的聚合单体看，主要是以具有不饱和双键的聚氧乙烯醚或酯类大单体与不饱和酸聚合而成，为了提高对水泥的适应性，可以加入部分烯基磺酸钠等单体以不同的比例在不同的合成条件下共聚合成梳型结构聚羧酸减水剂，反应单体的组合灵活性大，性能也可以通过单体所含有的不同基团来调节，由于目前在实际工程应用中，其性价比仍不足以高，与水泥的适用性也不尽完美。

能够获得的现有技术，如公开号为CN103044633A公开了 “一种多支化两性高性能减水剂的合成方法”发明专利，该发明主要是通过提供一种多支化分子结构设计，目的是为了更好的解决提高减水率，同时保持混凝土坍落度的问题。通过实施该发明的技术方案，提高了混凝土的减水率，但是混凝土的坍落度只能与其他减水剂复配使用，才能提高聚羧酸减水剂的保坍性能，而且成本较高。再如公开号为CN102503217A公开了“一种高保坍型聚羧酸系高性能减水剂及其制备方法”的发明专利，主要解决混凝土中坍落度损失大的问题，该发明在共聚反应中，引入单体使制得的聚羧酸减水剂对混凝土的坍落度损失有降低的效果，但是制备工艺较为复杂，成本较高。还有公开号为CN102849978A公开的“一种缓释型聚羧酸系高性能减水剂”、公开号为CN102531450A公开的“一种聚醚胺改性聚羧酸高性能减水剂及其制备方法”以及公开号为CN103012694A公开的一种“聚酯型纯固体聚羧酸高性能减水剂及其制备方法”等等，均提高了混凝土的减水率，保证了混凝土的坍落度，但多数存在制备方法复杂，成本高的问题，不适应大规模生产。 

为了降低生产成本或提高性价比，众多研究者或生产厂家仍在不断探索新的配方，其中，选用烯基单体中含有可以水解的基团为单体，部分代替其它不饱和酸或不饱和磺酸的研究较多，但聚羧酸的性价比仍有提高的余地。 

甲基丙烯酸缩水甘油酯是一种活性高的多功能单体，可与具有羧基、羟基或其它具有活泼氢的小分子反应，本发明选用甲基丙烯酸缩水甘油酯与多元羧酸的衍生物或多种衍生物的混合物为不饱和单体，同时配以活性较高的（甲基）丙烯酸及烯基聚氧乙烯醚大单体共聚而成，其优点是减水率高，坍落度损失小，大幅提高混凝土强度、和易性以及耐久性，提高了聚羧酸系减水剂在实际工程应用中的性价比，大幅提高聚羧酸系减水剂的市场竞争力。 

发明内容

基于上述现有技术，本发明的目的是通过在聚羧酸结构中引入甲基丙烯酸缩水甘油酯与多元有机酸反应的衍生物，进一步提高混凝土的减水率和保坍性能，降低混凝土的生产成本，并提供一种聚羧酸高性能水泥减水剂的制备方法。 

为了实现上述目的，本发明所提供的一种聚羧酸高性能水泥减水剂的制备方法是在减水剂结构中引进甲基丙烯酸缩水甘油酯与多元有机酸的反应物作为合成单体，组成聚羧酸的聚合单体及其配比范围为：烯基聚氧乙烯醚大单体1.0 (mol)；(甲基)丙烯酸1.5~5.0(mol)；甲基丙烯酸缩水甘油酯与多元有机酸的反应物0.3~3.0(mol)；引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，用量为混合单体重量的1.2~4.0%(重量)；聚羧酸的浓度按固含量为40%配料，余量为去离子水； 

其制备方法分为两步，第一步制备甲基丙烯酸缩水甘油酯与多元有机酸的反应物，反应条件为，甲基丙烯酸缩水甘油酯与无水多元有机酸的摩尔比为1.0:0.95~1.30，反应温度为70~110℃，反应产物配成40%或50%（重量）的浓度的水溶液用于下一步的聚合反应；第二步制备聚羧酸，将(甲基)丙烯酸、烯基聚氧乙烯醚大单体、上述的第一步制备的甲基丙烯酸缩水甘油酯与多元有机酸的反应物单体和去离子水按比例混合为混合单体，以去离子水为底料,聚合反应温度65~85℃,分别滴加引发剂过硫酸铵（或过硫酸钾）的水溶液和混合单体，混合单体在3～5小时滴加完毕，引发剂延长0.5小时滴加结束，后保温聚合反应1小时，降温、用NaoH水溶液中和至pH=6～7，即制得聚羧酸高性能水泥减水剂。