[发明专利]一种粉体生物基减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种粉体生物基减水剂及其制备方法，包括以下组分：不饱和羧酸10～25％、不饱和酸酐10～20％、聚乙二醇20～40％、多羟基生物质10～50％、催化剂1～3％，阻聚剂200～500ppm，引发剂0.2～1.0％、链转移剂1.0～2.0％，所有原料质量百分比之和为100％。本发明利用多羟基生物质原料、聚乙二醇与不饱和羧酸、不饱和酸酐的酯化反应，产生空间位阻，同时多元醇酯化中间产物作为反应型增塑剂，降低体系粘度，提高产品分散性能。本发明的粉体生物基减水剂分散性好、减水率高、可减少粉体减水剂生产对聚醚类石油化工产品的依赖，实现生物质原料的高值化利用，促进减水剂行业的绿色化和低碳化。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种粉体生物基减水剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着国内城镇化速度的加快，各种砂浆产品包括自流平砂浆、找平砂浆、瓷砖胶以及灌浆料等在民用和工业中越来越多的广泛使用，故对砂浆的性能也提出了更高的要求。聚羧酸减水剂(PCE)作为第三代高性能减水剂，具有掺量小、减水率高、分子结构可设计、环境友好等优点，是现代混凝土实现高性能化和功能化的关键技术。

但是由于目前市售聚羧酸减水剂大多以固含量为10～50％的液态产品为主，在运输和储存中存在诸多不便，且无法应用于干粉砂浆如自流平砂浆、高强灌浆料、保温砂浆、抹面砂浆、瓷砖粘结砂浆等应用领域。另外，随着全国雾霾区域和时间的急剧增加，对混凝土及砂浆施工领域环保方面也提出了更严格的要求，粉剂聚羧酸的市场优势也逐渐显现。

目前制备粉体生物基减水剂主要有两种方式：一是将液体聚羧酸减水剂通过喷雾干燥制得，该方法生产效率高，无需改造现有生产设备，但能耗高，产品性能有衰减；二是通过本体聚合方式制备得到粉体减水剂，该方法一步合成，高效低碳，但其技术难度高，传质传热控制难，大多处于实验室合成阶段。目前，不论是粉体还是液体聚羧酸减水剂，其生产原料中聚醚质量达到85％以上，难以满足当前经济环境下市场对产品高性价比的需求以及新时代低碳节能的要求。

因此，就目前粉体减水剂而言，亟需开发一种低成本、低碳环保的粉体减水剂及其制备方法。利用可再生的天然生物质原料或是生物质的工业副产物，将其资源化利用，应用于粉体减水剂的生产，开发一种粉体生物基减水剂及其制备方法，从而降低粉体减水剂生产成本，促进减水剂行业的绿色化和低碳化。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种粉体生物基减水剂及其制备方法，本发明可减少粉体减水剂生产对聚醚类石油化工产品的依赖，同时实现生物质原料的高值化利用，降低粉体减水剂生产成本，促进减水剂行业的绿色化和低碳化；利用多羟基生物质原料、聚乙二醇与不饱和羧酸、不饱和酸酐的酯化反应，产生空间位阻，替代不饱和聚醚；多元醇酯化产物作为反应型增塑剂，降低体系粘度，提高产品分散性能。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种粉体生物基减水剂，由不饱和羧酸、不饱和酸酐与多羟基生物质、聚乙二醇在催化剂与阻聚剂作用下经过酯化与自由基聚合反应制得。在所述粉体生物基减水剂中，各原料组分质量百分比如下：

不饱和羧酸10～25％、不饱和酸酐10～20％、聚乙二醇20～40％、多羟基生物质10～50％、催化剂1～3％，阻聚剂200～500ppm，引发剂0.2～1.0％、链转移剂1.0～2.0％，所有原料质量百分比之和为100％。

作为一种优选，所述不饱和羧酸为丙烯酸、反-2-丁烯酸、反丁烯二酸和甲基丙烯酸中的至少一种，其含水率﹤0.5％。其中不饱和羧酸的羧基含量越高产物的酯化率越高，生物质原料转化率越高，优选的不饱和羧酸为反丁烯二酸。

作为一种优选，所述不饱和酸酐为马来酸酐、丁烯酸酐、丙烯酸酐和衣康酸酐中的至少一种。低熔点不饱和酸酐可保证在反应温度条件下以液体形态与生物质原料充分反应，优选的不饱和酸酐为马来酸酐、丙烯酸酐中的至少一种。