一种高效聚羧酸减水剂的室温制备方法

摘要

本发明涉及建筑材料外加剂技术领域，尤其是涉及一种高效聚羧酸减水剂的室温制备方法。该方法以甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸为反应单体，通过氧化剂过氧化氢、还原剂甲醛次硫酸氢钠所建立的氧化还原体系，具体合成方法为：将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、过氧化氢及去离子水作为底液，滴加丙烯酸和链转移剂的水溶液A和甲醛次硫酸氢钠水溶液B，室温下进行自由基聚合反应。该方法室温下即可合成，能耗小，经济环保。本发明制备工艺简单，合成的减水剂具有高减水率，流动度、保坍性能好。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料外加剂技术领域，尤其是涉及一种高效聚羧酸减水剂的室温制备方法。 

背景技术

随着建筑行业的发展，工程应用中对减水剂的要求逐步提高。近几年发展起来的聚羧酸系减水剂被国内外公认为继以木钙为代表的第一代减水剂和以萘系为代表的第二代减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂。聚羧酸减水剂因为其减水率高、适应性较好等优点，得到了极大的推广与应用。

中国专利（CN103275280A）公开了一种聚羧酸型高保坍减水剂的常温合成方法，通过不饱和聚醚、不饱和羧酸为原料，通过氧化还原体系的建立，室温下合成了聚羧酸型减水剂，但该方法产物的转化率低，反应时间长。因此，寻求一种在室温下即可合成的，工艺简单可控且快捷的高效聚羧酸减水剂的制备方法迫在眉睫。 

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种高效聚羧酸减水剂的室温制备方法，此减水剂在室温下即可合成，反应所需时间短，所得产品减水率高、保坍性能好、产品性能稳定。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种高效聚羧酸减水剂的室温制备方法，反应单体通过自由基聚合按以下步骤进行：

a.将单体甲基烯丙基聚氧乙烯醚、氧化剂30%过氧化氢和去离子水作为底料投入反应釜中，搅拌至完全溶解；

b.底料溶解后同时滴加事先配置好的溶液A和溶液B，溶液A经1小时滴加完成，溶液B经1.5小时滴加完成，溶液B滴加结束后，继续搅拌反应30分钟；

c.将上述混合溶液用质量浓度为32%的液碱调节PH值为6-7，后继续搅拌20分钟，即得所述的高效聚羧酸减水剂；

所述的溶液A为单体丙烯酸、链转移剂疏基丙酸和去离子水；

所述的溶液B为还原剂甲醛次硫酸氢钠和去离子水。

所述的自由基聚合体系由以下重量份原料组成：甲基烯丙基聚氧乙烯醚280-330、30%过氧化氢（30%H₂O₂）2.5-4.5份、丙烯酸（AA）40-52份、疏基丙酸1.2-2.0、甲醛次硫酸氢钠1.2-2；

所述去离子水质量为各原料总质量的1.5-2.5倍。

所述的甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为2000-2400。

所述的液碱为氢氧化钠水溶液。

所述的30%过氧化氢为质量浓度为30%的过氧化氢水溶液。

本发明通过采用氧化还原体系，引发自由基聚合，使反应可以在室温下进行，甲醛次硫酸氢钠具有强还原性，能够防止减水剂中过多的羟基造成水泥被瞬间吸附，提高混凝土的坍落度保持能力，通过调整氧化剂同还原剂的配比关系，确定各单体用量，提高转化率，防止原料的浪费并有效的控制了高温副反应的发生。该减水剂具有高减水率，保坍性能好，适用范围广，适合工业化大规模生产。    

本发明的优点及有益效果：

1.本发明通过氧化还原体系的建立，加入强还原性甲醛次硫酸氢钠，在室温下即可进行合成，能耗小，经济环保。

2.本发明制备工艺简单，合成的减水剂具有高减水率，流动度、保坍性能好。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行进一步的阐述，下述说明仅为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

实施例1

一种高效聚羧酸减水剂，是由以下重量份的原料组成：

底 料：甲基烯丙基聚氧乙烯醚：280、30%H₂O₂：2.6、去离子水：280；

溶液A：AA：40、疏基丙酸：1.2、去离子水：65；

溶液B：甲醛次硫酸氢钠：1.25、去离子水：165。

一种高效聚羧酸减水剂的制备方法：室温条件下，向底液中滴加溶液A，滴加时间为1小时，同时向底液中滴加溶液B，滴加时间为1.5小时； 滴加完成后，保温继续反应30分钟，然后加入22-30重量份的质量浓度为32%的氢氧化钠水溶液调节PH值为6-7，继续搅拌20分钟，既得所述高效型聚羧酸减水剂。

实施例2

一种高效聚羧酸减水剂，是由以下重量份的原料组成：

底 料：甲基烯丙基聚氧乙烯醚：293、30%H₂O₂：3.0、去离子水：300；

溶液A：AA：43.5、疏基丙酸：1.45、去离子水：75；

溶液B：甲醛次硫酸氢钠：1.5、去离子水：170。

一种高效聚羧酸减水剂的制备方法：室温条件下，向底液中滴加溶液A，滴加时间为1小时，同时向底液中滴加溶液B，滴加时间为1.5小时； 滴加完成后，保温继续反应30分钟，然后加入22-30重量份的质量浓度为32%的氢氧化钠水溶液调节PH值为6-7，继续搅拌20分钟，既得所述高效型聚羧酸减水剂。

实施例3

一种高效聚羧酸减水剂，是由以下重量份的原料组成：

底 料：甲基烯丙基聚氧乙烯醚：306、30%H₂O₂：3.56、去离子水：315；

溶液A：AA：46.8、疏基丙酸：1.7、去离子水：88；

溶液B：甲醛次硫酸氢钠：1.63、去离子水：182。

一种高效聚羧酸减水剂的制备方法：室温条件下，向底液中滴加溶液A，滴加时间为1小时，同时向底液中滴加溶液B，滴加时间为1.5小时； 滴加完成后，保温继续反应30分钟，然后加入22-30重量份的质量浓度为32%的氢氧化钠水溶液调节PH值为6-7，继续搅拌20分钟，既得所述高效型聚羧酸减水剂。

实施例4

一种高效聚羧酸减水剂，是由以下重量份的原料组成：

底 料：甲基烯丙基聚氧乙烯醚：319、30%H₂O₂：4.2、去离子水：335；

溶液A：AA：49.2、疏基丙酸：1.85、去离子水：95；

溶液B：甲醛次硫酸氢钠：1.79、去离子水：200。

一种高效聚羧酸减水剂的制备方法：室温条件下，向底液中滴加溶液A，滴加时间为1小时，同时向底液中滴加溶液B，滴加时间为1.5小时； 滴加完成后，保温继续反应30分钟，然后加入22-30重量份的质量浓度为32%的氢氧化钠水溶液调节PH值为6-7，继续搅拌20分钟，既得所述高效型聚羧酸减水剂。

实施例5

一种高效聚羧酸减水剂，是由以下重量份的原料组成：

底 料：甲基烯丙基聚氧乙烯醚：330、30%H₂O₂：4.45、去离子水：350；

溶液A：AA：52、疏基丙酸：1.9、去离子水：110；

溶液B：甲醛次硫酸氢钠：2.0、去离子水：210。

一种高效聚羧酸减水剂的制备方法：室温条件下，向底液中滴加溶液A，滴加时间为1小时，同时向底液中滴加溶液B，滴加时间为1.5小时； 滴加完成后，保温继续反应30分钟，然后加入质量浓度为32%的氢氧化钠水溶液调节PH值为6-7，继续搅拌20分钟，既得所述高效型聚羧酸减水剂。

对比例1：该聚羧酸减水剂采用硫酸亚铁作为还原剂，其他步骤同实施例3相同。 

对比例2：对比产品为市售的聚羧酸减水剂  

    经试验对比发现，对比例1所需反应时间比本发明长3小时左右，产物所得率低。

应用实施例

采用基准水泥，按照《混凝土外加剂》（GB8076-2008）中的测试要求，比较了本发明制备的高效聚羧酸减水剂（实施例1-5）同对比例1、对比例2的减水率、流动度，坍落度，结果见表1。

表1

                                                 

从表中可以看出，本发明制备的高效聚羧酸减水剂具有流动度大、减水率高，保坍性能优等特点。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受实施例的限制，其它任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、组合、替代、简化均应为等效替换方式，都包含在本发明的保护范围之内。