[发明专利]一种保坍型聚羧酸减水剂母液的制备方法

说明书

本发明涉及一种保坍型聚羧酸减水剂母液的制备方法，包括步骤：1)将不饱和大单体、不饱和酸在引发剂、还原剂和链转移剂的作用下，保温25～80℃进行水相自由基聚合反应3～5小时，得到聚羧酸减水剂预聚体；2)将有机硅烷偶联剂工业生产过程中的副产环氧化合物加入到聚羧酸减水剂预聚体中，在80～90℃之间使羧基进行环氧开环酯化反应两小时，反应完成后加入强碱调聚合物的pH至5～6，加水得到质量浓度为10～60％的保坍型聚羧酸减水剂。该方法以有机硅硅烷偶联剂生成过程中的副产环氧化合物与聚羧酸减水剂预聚体直接进行开环酯化反应从而调整聚羧酸减水剂侧链的长度和密度，赋予聚羧酸减水剂保坍的效果，具有原料及制备工艺简单，成本低廉的优势。

技术领域

本发明涉及聚羧酸类混凝土减水剂技术领域，具体地说，涉及一种保坍型聚羧酸减水剂母液的制备方法。

背景技术

新型聚羧酸减水剂在我国的应用越来越广泛，其主要作用机理主要包括两个方面：一是通过聚合物主链上带负电的羧酸基团吸附水泥颗粒表面，使水泥粒子带上电荷，形成“静电排斥”作用；二是通过不带电的聚合侧链不被吸附形成空间排斥效应，这种空间排斥效应受主链上侧链的数量和侧链长度的影响。各种聚羧酸减水剂都是基于这方面的机理，通过调整共聚物的侧链长度和侧链密度而制备的。

但诸多问题随之而来，其中最普遍的难题之一就是如何控制混凝土坍落度损失快的问题。一般情况下，混凝土拌合物除了水泥外，还掺有许多超细矿物掺合料，这些超细的矿粉对减水剂大量吸附，使得减水剂在溶液中的浓度越来越低，造成混凝土坍落度损失。尤其是高温、长距离运输时，混凝土坍落度损失较大，影响混凝土的工作性能。因此，提高混凝土的坍落度成为预拌混凝土工业面临的重要问题。

中国专利CN201510697737公开了一种保坍型减水剂及其制备方法，该减水剂通过不饱和聚醚大单体A和不饱和烯基含磷单体B或者加入不饱和羧酸酯类单体C在引发剂和链转移剂存在的条件下，在20-110℃的水溶液中共聚得到。除了常用的不饱和聚醚大单体外，其主要通过引入烯基含磷单体以及不饱和羧酸酯类单体来调整共聚物的侧链长度和侧链密度达到保坍的作用。这类的不饱和烯基含磷单体原料来源稀缺，售价高。而其中含有的不饱和羧酸酯类单体是市面上大多数减水剂或者混凝土外加剂解决坍落度保持能力的主要调整单体，但是也存在着价格偏贵、使用效果受温度和pH的影响比较大的缺点。

中国专利CN201610760989公开了一种新型的保坍型聚羧酸减水剂的制备方法，其主要使用不饱和α-卤代酮小单体与不饱和大单体在引发剂、还原剂和链转移剂的作用下，进行氧化还原自由基聚合反应得到含有α-卤代酮的羧酸减水剂预聚体，然后含有α-卤代酮的减水剂预聚体与碱作用发生Favorskii重排反应生产羧酸和羧酸酯，通过调整pH并加水得到保坍型减水剂。这种方法生产的保坍型减水剂具有原料简便的优点，但是也存在着α-卤代酮原料价格昂贵，羧酸和羧酸酯的反应生成比例控制不稳定，且有大量的不符合混凝土使用要求的氯离子的存在。

硅烷偶联剂KH560，化学品名为γ-(2,3-环氧丙氧)-丙基三甲氧基硅烷，其化学结构式为：

该化合物通常以烯丙基缩水甘油醚和含氢烷氧基硅烷为原料，在铂的配合物催化下进行硅氢加成反应制备：

实际上在制备目的产物所用两种合成原料在催化剂的作用下都会发生副反应，从而产生或多或少的副产物及其二次反应生成物。采用硅氢化反应合成γ-(2,3-环氧丙氧)-丙基三甲氧基硅烷时，烯丙基缩水甘油醚易异构化生成丙烯基缩水甘油醚和船式、椅式两种构型不同的3,8-二氧杂-双环[3,2,1]辛烷，这两种化合物是合成料蒸馏纯化的轻馏分中常见的副产物。

同时，三甲氧基硅烷也容易在一些催化剂及其化合物杂质存在下发生重分配反应，从而可导致多氢硅烷化合物和四烷氧基硅烷生成，随之发生催化脱氢、加氢还原等反应，致使另一类因氢化还原副产物生成：