[发明专利]一种制备聚羧酸系减水剂的方法

说明书

本发明公开了一种聚羧酸高性能减水剂的合成方法，属于水泥混凝土减水剂领域。本发明将不饱和聚氧乙烯醚或不饱和聚酯大单体、不饱和羧酸或不饱和酸酐小单体、链转移剂和引发剂混合后进行机械球磨，使其发生机械化学反应，然后将得到的产物移出，加水溶解，用碱液调节pH值至6~8制得聚羧酸高性能减水剂。本发明制备工艺简单，在室温下进行操作，时间短，成本低，产品固含量高，可大大降低能量消耗，方便运输及使用，制得的聚羧酸高性能减水剂具有减水率高，保坍性能良好的特点，适合工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，涉及一种减水剂的制备方法，具体是一种制备聚羧酸系减水剂的方法。

背景技术

聚羧酸系减水剂（PCE）是一种公知的混凝土添加剂，主要用于混凝土拌合物中，是继木质素磺酸盐系和萘系减水剂后，第三代高性能混凝土减水剂，得到了国内外研究人员的广泛关注。聚羧酸系减水剂（PCE）是目前研究和应用最广泛的混凝土外加剂，其可保持预拌混凝土和易性不变条件下，大幅度减少拌合水用量，改善混凝土施工性能，提高硬化混凝土的强度和耐久性，同时具有掺量低、胶凝材料强适应性、低损失率、制备过程环境友好等优点。聚羧酸系减水剂得到广泛的应用而发展迅速。在日本，PCE产品占减水剂产品总数的90%， 2015年我国聚羧酸系减水剂产量达到620万吨（按20%浓度计算）以上，占全部合成减水剂总量的72.9%，是2005年的124倍。

聚羧酸系减水剂主要是通过不饱和单体在引发剂的作用下共聚，将带有侧链活性基团接枝到聚合物主链上而获得的，属于自由基共聚反应。目前，常用的聚合方法为溶液聚合，其中又细分为三种具体工艺方法：活性单体共聚法、聚合后功能化法和原位聚合与接枝法。通常的聚羧酸系减水剂都是以溶液聚合法制备，反应时间在3小时以上，且需要一定加热，得到的聚羧酸减水剂产品通常为液体状态，固含量低，体积大，不便于储存和运输。中国专利CN106188422A以一种有机溶剂体系合成固体聚羧酸减水剂，加入不饱和羧酸、不饱和醇聚醚、甲苯；再加入巯基乙酸和偶氮二异丁腈，在机械搅拌条件下进行自由基共聚反应，反应结束后减压蒸发甲苯，经机械粉碎，即得固体聚羧酸系减水剂，具有反应时间短，纯度高，利于储存和运输的优点，但该方法由于溶剂体系合成的减水剂不能直接用于混凝土的生产过程，需要将有机溶剂甲苯脱除，脱除工艺复杂、成本高，对环境造成一定污染，不利于生产。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺限，提供一种制备聚羧酸系减水剂的方法。本发明是在机械球磨合成聚羧酸系减水剂，无需加热，可以将合成反应时间缩短至30分钟以内，工艺简单，耗时少，不添加有机溶剂，成本低，所得聚羧酸减水剂产率高，便于储存和运输。

本发明提出一种制备聚羧酸系减水剂的方法，其具体步骤如下：

第一步：将大单体、小单体、链转移剂、引发剂混合，所述大单体选自不饱和聚氧乙烯醚或不饱和聚酯，所述小单体选自不饱和羧酸或不饱和酸酐，然后将上述混合液在球磨机中进行机械球磨，反应时间为5min~30min，使其发生机械化学反应；

具体讲，上述的不饱和聚氧乙烯醚优选为异戊烯基聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚的一种或几种混合。

上述的不饱和聚酯大单体优选为甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇马来酸酯的一种或几种混合。

上述的不饱和羧酸单体优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、柠康酸或富马酸的一种或几种混合。

上述的不饱和酸酐选自马来酸酐。

上述的链转移剂优选为甲基丙烯磺酸钠、巯基丙酸或巯基乙酸中的一种或几种混合。

上述的引发剂优选为过硫酸铵、过硫酸钾、抗坏血酸-过氧化氢中的一种或几种混合。

进一步的，上述所优选的不饱和聚氧乙烯醚或不饱和聚酯大单体的重均分子量为400~2400。