[发明专利]一种纤维素基大单体及硅改性聚羧酸减水剂的制备方法

权利要求书

1.一种纤维素基大单体及硅改性聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)单体制备

a.纤维素基大单体的制备：将富含纤维素的生物质破碎至20～200目，加入稀盐酸混匀，升温至50～80℃水解，冷却至室温，再经过过滤、水洗至中性，在50～60℃下真空干燥，即得到微晶纤维素原料；

将上述微晶纤维素原料和不饱和羧酸或酸酐加入反应器中，经微波辅助处理，加入酸催化剂、阻聚剂，搅拌加热至60～120℃进行酯化反应，反应时间3～10h，即得到纤维素基大单体；

其中，不饱和羧酸为甲基丙烯酸、丙烯酸或马来酸，酸酐为马来酸酐；

酸催化剂为硫酸、硫酸氢钠或对甲苯磺酸；且酸催化剂的质量为微晶纤维素原料和不饱和羧酸或酸酐总质量的1.0～4.0％；

阻聚剂为叔丁基邻苯二酚、对苯二酚、甲基苯胺或联苯胺；且阻聚剂的质量为微晶纤维素原料和不饱和羧酸或酸酐总质量的0.02～0.20％；

b.硅烷改性羧酸酯单体的制备：将硅烷偶联剂滴加到不饱和羧酸或酸酐中，再加入酸催化剂、阻聚剂，混匀反应2～3h，反应温度50～80℃，即得到硅烷改性羧酸酯单体；

其中，不饱和羧酸为甲基丙烯酸、丙烯酸或马来酸，酸酐为马来酸酐；

酸催化剂为硫酸或对甲苯磺酸；且酸催化剂的质量为硅烷偶联剂和不饱和羧酸或酸酐总质量的1.0～6.0％；

阻聚剂为叔丁基邻苯二酚或对苯二酚；且阻聚剂的质量为硅烷偶联剂和不饱和羧酸或酸酐总质量的0.02～0.40％；

(2)自由基共聚：在反应器中加入上述纤维素基大单体、硅烷改性羧酸酯单体和水，加热至50～90℃，在0.5～2.5h内分别依次滴加不饱和羧酸或酸酐、链引发剂和链转移剂，反应2～7h后，停止加热，得到共聚产物；

其中，链引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过氧化氢；且链引发剂的质量为纤维素基大单体、不饱和羧酸或酸酐以及硅烷改性羧酸酯单体总质量的0.2～4.0％；

链转移剂为巯基丙酸、甲基丙烯磺酸钠、巯基乙醇或异丙醇；且链转移剂的质量为纤维素基大单体、不饱和羧酸或酸酐以及硅烷改性羧酸酯单体总质量的1.0～5.0％；

水的质量为纤维素基大单体、不饱和羧酸或酸酐以及硅烷改性羧酸酯单体总质量的2～6倍；

(3)中和后处理：在上述共聚产物中加氢氧化钠溶液调节pH至4～6，加水稀释至质量分数为20～25％，即得到纤维素基大单体及硅改性聚羧酸减水剂。

2.根据权利要求1所述的纤维素基大单体及硅改性聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：步骤a中纤维素基大单体的葡萄糖单元聚合度为10～50，分子量为1800～1900。

3.根据权利要求1所述的纤维素基大单体及硅改性聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：步骤a中微晶纤维素原料和不饱和羧酸或酸酐的摩尔比为1:10～1:30。

4.根据权利要求1所述的纤维素基大单体及硅改性聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：步骤b中硅烷偶联剂为氯乙基三甲氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷或氨丙基三甲氧基硅烷中；纤维素基大单体和硅烷偶联剂的摩尔比为1:1～1:4；硅烷偶联剂和不饱和羧酸或酸酐的摩尔比为1:1～1:3。

5.根据权利要求1所述的纤维素基大单体及硅改性聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中纤维素基大单体与硅烷改性羧酸酯单体摩尔数之和与不饱和羧酸或酸酐的摩尔比为1:1～1:5。

6.根据权利要求1所述的纤维素基大单体及硅改性聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：富含纤维素的生物质为秸秆、锯末、甘蔗渣或稻糠。