[发明专利]一种聚羧酸系减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种减水剂及制备方法，具体涉及一种聚羧酸系减水剂及其制备方法。

技术背景

混凝土掺入减水剂后，由于减水剂对水泥颗粒有充分的分散作用，从而提高混凝土的流动性，增强了它的和易性；在保持原有和易性的情况下，可以减少用水量，提高混凝土的强度。由于减水剂的应用，它的减水作用可以大大降低混凝土的水灰比，从而提高混凝土的强度，这样，就可以配制出更高强度等级的混凝土，在同等级的情况下，可以减少水泥用量，从而降低成本，提高经济效益。

近几年，随着我国建筑的增多以及高铁的快速发展，聚羧酸减水剂以其减水率高、混凝土保持性好等突出优点，已在铁路、交通等领域得到了广泛的应用。国内市场上聚羧酸系减水剂基本上分为两大类：一类是醚型，以马来酸酐与烯丙基聚乙二醇为主要单元的共聚物；一类是酯型，以(甲基)丙烯酸与甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯为主要结构单元的共聚物。目前市场上减水剂的制备原料品种多种多样，主要有MPEG系列、APEG系列、以及新研制出的改性聚醚TPEG系列。但上述两种减水剂分子中均不含有长链烷基，不易通过改变碳链长度达到分子设计的目的。采用烯丙基脂肪醇醚烷氧基化物及烯丙基醇烷氧基化物为原料与甲基丙烯酸进行共聚制备聚羧酸系减水剂，经检索未发现报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对聚羧酸减水剂进行分子设计，采用烯丙基脂肪醇醚烷氧基化物及烯丙基醇烷氧基化物为原料与甲基丙烯酸进行共聚制备聚羧酸系减水剂及其制备方法。

本方法采用烯丙基脂肪醇醚烷氧基化物及烯丙基醇烷氧基化物为原料与甲基丙烯酸进行共聚，通过调节烯丙基脂肪醇醚烷氧基化物的脂肪链长度及乙氧基或丙氧基的聚合度，可以实现对聚羧酸减水剂进行分子设计，改善其应用性能。

本发明的反应方程式如下所示：

式中R₁为碳原子数为6-18的直链及支链烷基；0≤a≤30；0≤b≤30.0≤x≤30；0≤y≤30，其中a和b不能同时为零，x和y不能同时为零。

本发明提供的聚羧酸减水剂，其分子式如下所示：

式中R₁为碳原子数为6-18的直链及支链烷基；0≤a≤30；0≤b≤30；0≤x≤30；0≤y≤30，其中a和b不能同时为零，x和y不能同时为零。

本发明制备方法包括以下步骤：

(1)在反应器中加入水、烯丙基脂肪醇醚烷氧基化物、烯丙基醇烷氧基化物及氧化剂，搅拌加热至30-70℃，其中烯丙基脂肪醇醚烷氧基化物与水的质量比为1:1～3，烯丙基脂肪醇醚烷氧基化物与烯丙基醇烷氧基化物的质量比为1:2～3，氧化剂用量为烯丙基脂肪醇醚烷氧基化物的0.1～2wt％；

(2)按烯丙基脂肪醇醚烷氧基化物与甲基丙烯酸摩尔比为1：3～6，将甲基丙烯酸和还原剂的混合水溶液滴加入步骤(1)中反应，滴加时间为2～3小时，其中甲基丙烯酸与水的质量比为1:1～3，还原剂用量为甲基丙烯酸的0.1～2wt％；

3)滴加反应结束，保温1小时，降至25℃以下，加入碱溶液调节pH值至中性，出料，既得所述的聚羧酸减水剂。

如上所述的氧化剂为过硫酸盐或过氧化氢中的一种。

如上所述的还原剂为亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠中的一种。

如上所述的碱溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾中的一种，其浓度在5～50wt％之间。

本发明的优点如下：

1、一般减水剂分子中均不含有长链，本发明可以通过投入不同碳链的烯丙基脂肪醇醚烷氧基化物作为原料，来得到不同碳链的聚羧酸减水剂，可以达到通过改变碳链长度及乙氧基或丙氧基的聚合度对分子进行设计，使其应用于不同类型的减水剂中。

2、本发明的制备工艺简单、反应条件温和，工艺过程易于控制。

3、产品性能稳定，减水效果好，适合现代高性能混凝土的技术要求和施工要求。

具体实施方式

实施例1：

向四口瓶中加入去离子水150克，烯丙基己醇聚氧乙烯醚(30EO)150克，烯丙基醇乙氧基化物(30EO)300克，过硫酸钠0.15克，搅拌加热至70℃，开始滴加甲基丙烯酸和亚硫酸氢钠的水溶液，其中甲基丙烯酸53克(n烯丙基己醇聚氧乙烯醚：n甲基丙烯酸＝1：6)，亚硫酸氢钠0.05克，水60克，2小时后滴加结束，于70℃保温1小时后冷却至20℃，加入5wt％的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，得到以下结构减水剂：