[发明专利]一种聚羧酸类减水剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种聚羧酸类减水剂的制备方法，包括以下步骤：S1：将不饱和脂肪酸聚乙二醇单酯与苯羧酸类化合物进行酯化反应，生成含苯基的聚乙二醇二酯中间体；S2：将所述含苯基的聚乙二醇二酯中间体与不饱和羧酸、不饱和磺酸进行自由基共聚反应，生成目标产物聚羧酸类减水剂。依据本发明所述的制备方法制得的聚羧酸类减水剂，因其结构中引入了大量的苯基，所以兼具更优异的初始性能和经时性能；因此，所述聚羧酸类减水剂的制备方法具有良好的应用前景与市场潜力。

技术领域

本发明属于聚羧酸类减水剂技术领域，具体涉及一种聚羧酸类减水剂的制备方法。

背景技术

聚羧酸类减水剂，或称超塑化剂(Superplasticizer)，是目前广泛应用的一种混凝土外加剂，最早由日本花王公司申请专利，经过十余年的发展，逐步取代传统的萘系减水剂、脂肪族类外加剂和木质素类减水剂。1985年日本学者发表的有关聚羧酸类减水剂性能的文章是目前最早有关聚羧酸类减水剂合成方法的文献，该文献研究了羧酸系反应性高分子用于控制混凝土塌落度损失。

日本于20世纪90年代开始推广聚羧酸类减水剂。最初，聚羧酸类减水剂的研究主要集中于酯类单体作为反应原料的开发，此类聚羧酸类减水剂合成通常为两个反应过程，即先通过具有反应活性碳碳双键的羧酸与聚乙二醇发生酯化反应，合成含双键的酯类聚乙二醇单体，再将其与含双键的羧酸、磺酸类化合物等原料进行自由基聚合反应。然而，受限于可供选择的原料种类较少、反应条件单一、作用机理不够明确、分析手段不够完善等因素，使得早期的聚羧酸类减水剂的种类较少。1995年后，在日本的聚羧酸类减水剂的用量已经超过萘系减水剂。随着聚羧酸类减水剂使用范围不断拓展，用量不断增大，其相关研究逐渐成为热点。2000年后，合成带有碳碳双键的醚类单体技术逐渐成熟，出现了一步法合成聚羧酸的文献报道。

例如，J.Plank教授对聚羧酸类减水剂吸附过程的研究表明，酯类单体吸附较快，初始的减水率较高，但由于损耗过快，往往保坍缓凝效果较差；醚类单体物性在碱性条件下更为稳定，且不易受到水泥颗粒电荷影响，吸附消耗较慢，因而经时保坍性能优于酯类聚羧酸类减水剂。

目前，国内仍有相当数量建筑工程在使用非聚羧酸类的减水剂，这些传统减水剂虽然通过复配可以在一定范围内提升性能，但已无法满足高标号混凝土的需要；越来越多的建筑工程同时对聚羧酸类减水剂初始性能与经时性能提出较高要求，然而，在目前的实际工程中往往难以通过复配方法解决。

发明内容

针对现有技术中存在的诸多技术缺陷，本发明旨在提供一种聚羧酸类减水剂的高效制备方法；发明人拟在现有的聚羧酸类减水剂合成体系中，加入具有共聚反应活性的酯类不饱和化合物，该酯类不饱和化合物实际上是一种不饱和脂肪酸聚乙二醇单酯，其中的聚乙二醇的一端的端羟基与不饱和脂肪酸构成单酯，另一端的端羟基则可与苯羧酸类化合物进行酯化反应，从而成功地在分子结构中引入苯基，接着与具有共聚反应活性的反应物进行自由基共聚反应，以生成含有苯基结构的聚羧酸类减水剂。

因此，本发明提供了以下技术方案：

一种聚羧酸类减水剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将不饱和脂肪酸聚乙二醇单酯与苯羧酸类化合物进行酯化反应，生成含苯基的聚乙二醇二酯中间体；

S2：将所述含苯基的聚乙二醇二酯中间体与不饱和羧酸、不饱和磺酸进行自由基共聚反应，生成目标产物聚羧酸类减水剂。

优选地，上述制备方法包括以下步骤：

S1：向一反应容器中加入不饱和脂肪酸聚乙二醇单酯、酸性催化剂、阻聚剂，搅拌均匀，接着加入苯羧酸类化合物进行酯化反应，生成含苯基的聚乙二醇二酯中间体；

S2：将所述含苯基的聚乙二醇二酯中间体加入至另一反应容器，并加入去离子水，搅拌均匀后，再加入不饱和磺酸和过硫酸类引发剂；然后，滴加不饱和羧酸，进行自由基共聚反应，后处理，制得目标产物聚羧酸类减水剂。