專利名稱：水泥分散劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及涉及一種聚羧酸型聚合物水泥分散劑及其制備方法。
技術背景水泥分散劑(又稱水泥減水劑)的發(fā)展有著悠久的歷史。1935年美國E.W.斯克里 普徹首先研制出木質素磺酸鹽為主要成分的塑化劑，廣泛應用于C20-C40混凝土，推動 了混凝土向中等強度發(fā)展；1962年日本成功研制出萘磺酸甲醛縮合物高效減水劑，該類 減水劑具有生產成本較低，減水率效果好等優(yōu)點，因而廣泛應用于C30-C60混凝土，推 動了混凝土向高強度發(fā)展。但是，使用該減水劑配制的混凝土坍落度損失快，無法滿足 泵送等施工要求，不能用于制備高性能混凝土。國外從20世紀80年代中期開始研發(fā)新一代高分子減水劑，如(甲基)丙烯酸系、 馬來酸酐系等聚羧酸高效減水劑，至20世紀90年代中期已經正式工業(yè)化生產和應用。 今年來，國際上混凝土外加劑研究與生產日趨向高性能、無污染方向發(fā)展。聚羧酸減水 劑由于減水率高、保坍性能好，后期強度增長大，適宜配制高強、超高強混凝土、高流 動性及自密實混凝土，從而受到國內外混凝土工程界的廣泛關注。專利CN1412175公開了一種烯丙基醚酯單體的制備方法以及用該單體制備水泥減 水劑的方法首先用氧化鋁等吸附材料處理烯丙醇聚醚并使其過氧化值達到5.0meq/kg 以下，再與脂肪族一元羧酸進行酯化反應制造烯丙基醚酯單體。再用這種精制過的烯丙 基醚酯單體與馬來酸酐在8(TC下用偶氮二異丁腈做引發(fā)劑下制得重均分子量為13500 的共聚物，再將其共聚物和垸基聚亞垸基二醇在IOO'C下酯化制得一種水泥分散劑。該 工藝需要很長的反應時間并耗費大量的能源，使得最終產品的成本很高。專利CN1167739A公開了一種制備聚羧酸水泥分散劑的方法，首先將垸氧基多亞 垸基二醇和(甲基)丙烯酸酯在堿性催化劑的作用下進行酯交換反應制備垸氧基多亞垸 基二醇單(甲基)丙烯酸酯，再與(甲基)丙烯酸混合，在過硫酸銨的作用下共聚合制 得聚羧酸分散劑。但是，制備該烷氧基多亞烷基二醇單(甲基)丙烯酸酯時需要大量過 量的(甲基)丙烯酸酯，且用這種工藝制備的聚羧酸減水劑坍落度經時損失過大。專利CN1288870A公開了一種含羧基、羥基、磺酸基多官能團在氧化-還原體系中 制備的方法，其反應溫度在70-ll(TC，氧化劑是過氧化氫或過硫酸鹽，還原劑是次磷酸 或其鹽，但是，采用這種方法制備的減水劑的減水性能是不足的，在較高固體摻量下才 能獲得良好的分散能力。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種水泥分散劑及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷。本發(fā)明的水泥分散劑，為通式(1)表示的聚氧化烯基單醚(甲基)丙烯酸酯、通式(2)表示的不飽和一元羧酸及其衍生物單體和其他單體的共聚物；<formula>formula see original document page 5</formula>(1)其中式中Ri代表氫原子或甲基，R20代表有2-4個碳原子的氧化烯基團或者兩種 或多種含有2-2個碳原子的氧化烯基團的的混合物，R3代表氫原子或者1~8個碳原子的 烷基基團、苯基基團或垸基苯基基團，m是氧化烯基團的平均加成摩爾數(shù)，m-l 35整 數(shù)之間的任一個數(shù)；<formula>formula see original document page 5</formula>(2)式中R4代表氫原子或甲基，M代表氫、 一價金屬、二價金屬、銨或者有機胺。在共聚物中，通式(2)表示的不飽和一元羧酸及其衍生物單體，可以是其中的一種以 上；其他單體選自烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸、羥烷基丙烯酸酯、不飽和酰胺、乙烯 基酯、丙烯基酯或乙烯基芳香族化合物中的一種以上；優(yōu)選的通式(1)表示的聚氧化烯基單醚(甲基)丙烯酸酯為氧化乙烯基單甲醚甲 基丙烯酸酯、氧化乙烯基單甲醚丙烯酸酯或氧化丙烯基單甲醚甲基丙烯酸酯。優(yōu)選的通式(2)表示的不飽和一元羧酸及其衍生物為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯 酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯。優(yōu)選的其他單體為丙烯酸羥丙酯、烯丙基磺酸鈉或甲基烯丙基磺酸鈉。將按重量計，通式(1)表示的聚氧化烯基單醚(甲基)丙烯酸酯為40-90份，通 式(2)表示的不飽和一元羧酸及其衍生物單體為30-55份，其他單體為5-30份；制備本發(fā)明的水泥分散劑的方法，包括如下步驟(1)將通式(1)表示的聚氧化烯基單醚(甲基)丙烯酸酯、通式(2)表示的不 飽和一元羧酸及其衍生物單體和其他單體，在氮氣保護，60-100°C，在引發(fā)劑和分子量 調節(jié)劑的共同作用下，在水溶液中進行聚合，聚合時間為2-6小時，然后加入堿性物質， 中和反應體系至pH為6-8，獲得產品；所說的引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過氧化氫中的一種或其混合物； 所用的分子量調節(jié)劑為巰基乙醇、2-巰基丙酸、3-巰基丙酸或巰基乙酸等中的一種或其 混合物，引發(fā)劑的用量為單體總重量的0.1-5.0%;所說的分子量調節(jié)劑選自巰基乙醇、2-巰基丙酸或三巰基丙酸，用量為單體總重量 的0.01-2.5%;優(yōu)選引發(fā)劑的用量為0.5-2.0%，分子量調節(jié)劑的用量為0.1-1.0%; 所說的堿性物質選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨或三乙胺； 本發(fā)明的水泥分散劑，可以用于水泥分散。本發(fā)明的水泥分散劑，用于水泥分散時，具有吸附、引氣、分散、潤濕、增溶、增 穩(wěn)等多種功能，可使混凝土具有低水灰比、低粘度、高流動性、緩凝、保塌等特點，因 而可改善混凝土的和易性，有利于實現(xiàn)現(xiàn)場配制和遠距離輸送，可用于制備高強度、可 操作時間長的混凝土。該制備方法具有能耗低、效率高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點。
具體實施方式
實施例中，如無特別說明，均為重量份。實施例1在裝有攪拌、溫度計、通氣裝置和滴加裝置的四口燒瓶中，加入140份去離子水 和30份甲基烯丙基磺酸鈉，在攪拌、充氮條件下升溫至60°C，同時滴加混合了由40 份聚氧化乙烯基單甲醚甲基丙烯酸酯、30份丙烯酸、1份3-巰基丙酸組成的混合水溶 液和10克5%的過硫酸銨水溶液，滴加時間控制在30min。滴加完畢后，在60'C保溫4 個小時使反應完全，反應結束后，用55份重量濃度為30y。的氫氧化鈉溶液中和溶液PH 值至7.0左右，即得水泥分散劑樣品l。試驗結果見表l。實施例2在裝有攪拌、溫度計、通氣裝置和滴加裝置的四口燒瓶中，加入17份去離子水和
5份甲基烯丙基磺酸鈉，在攪拌、充氮條件下升溫至7(TC，同時滴加混合了由90份聚 氧化乙烯基單甲醚甲基丙烯酸酯、30份丙烯酸、0.625份3-巰基丙酸組成的混合水溶 液和20克5%的過硫酸銨水溶液，滴加時間控制在40min。滴加完畢后，在7(TC保溫3 個小時使反應完全，反應結束后，用55份30%的氫氧化鉀溶液中和溶液PH值至7.0左 右，即得水泥分散劑樣品2。試驗結果見表l。實施例3在裝有攪拌、溫度計、通氣裝置和滴加裝置的四口燒瓶中，加入66份去離子水和 5份甲基烯丙基磺酸鈉，在攪拌、充氮條件下升溫至8(TC，同時滴加混合了由40份聚 氧化乙烯基單甲醚甲基丙烯酸酯、55份丙烯酸、0.1份3-巰基丙酸組成的混合水溶液 和40份5%的過硫酸銨水溶液，滴加時間控制在50min。滴加完畢后，在8(TC保溫2個 小時使反應完全，反應結束后，用101份30。/。的氫氧化銨溶液中和溶液PH值至7.0左 右，即得水泥分散劑樣品3。試驗結果見表l。實施例4在裝有攪拌、溫度計、通氣裝置和滴加裝置的四口燒瓶中，加入182份去離子水 和15份甲基烯丙基磺酸鈉，在攪拌、充氮條件下升溫至7(TC，同時滴加混合了由80 份聚氧化丙烯基單甲醚甲基丙烯酸酯、45份丙烯酸、15份丙烯酸羥丙酯、l份2-巰基 丙酸組成的混合水溶液和37份5%的過硫酸銨水溶液，滴加時間控制在lh。滴加完畢 后，在7(TC保溫3個小時使反應完全，反應結束后，用83份30%的氫氧化鈉溶液中和 溶液PH值至7.0左右，即得水泥分散劑樣品4。試驗結果見表l。實施例5在裝有攪拌、溫度計、通氣裝置和滴加裝置的四口燒瓶中，加入182份去離子水 和15份甲基烯丙基磺酸鈉，在攪拌、充氮條件下升溫至9(TC，同時滴加混合了由80 份聚氧化丙烯基單甲醚甲基丙烯酸酯、45份丙烯酸、15份丙烯酸羥丙酯、l份巰基乙 醇組成的混合水溶液和37份5%的過硫酸銨水溶液，滴加時間控制在lh。滴加完畢后， 在卯。C保溫1.5個小時使反應完全，反應結束后，用83份三乙胺中和體系的PH值至 6.5,即得水泥分散劑樣品5。試驗結果見表l。 凈漿實驗凈漿流動度測試(GB/T 8077-2000):采用基準水泥，按照GB 8077-87測試水泥凈 漿的流動度。
表一測不同分散劑的水泥凈漿流動度實驗水泥分散 劑樣品固體摻量凈漿流動度%51020實施例10.15270260255實施例20.15268265250實施例30.15272264254實施例40.15275268260實施例50.15270263258油萘系0. 70240230220注油萘系高效水泥分散劑為p-油萘磺酸鈉。從表一可知，本發(fā)明的水泥分散劑與萘系高效水泥分散劑相比，有更好的分散性 和分散穩(wěn)定性，適合作水泥分散劑。
權利要求
1.一種水泥分散劑，其特征在于，為通式(1)表示的聚氧化烯基單醚(甲基)丙烯酸酯、通式(2)表示的不飽和一元羧酸或其衍生物單體和其他單體的共聚物；其中式中R1代表氫原子或甲基，R2O代表有2-4個碳原子的氧化烯基團或者兩種或多種含有2-2個碳原子的氧化烯基團的的混合物，R3代表氫原子或者1～8個碳原子的烷基基團、苯基基團或烷基苯基基團，m是氧化烯基團的平均加成摩爾數(shù)，m＝1～35整數(shù)之間的任一個數(shù)；式中R4代表氫原子或甲基，M代表氫、一價金屬、二價金屬、銨或者有機胺。在共聚物中，通式(2)表示的不飽和一元羧酸及其衍生物單體，可以是其中的一種以上；其他單體選自烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸、羥烷基丙烯酸酯、不飽和酰胺、乙烯基酯、丙烯基酯或乙烯基芳香族化合物中的一種以上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的水泥分散劑，其特征在于，通式(1)表示的聚氧化烯基 單醚(甲基)丙烯酸酯為氧化乙烯基單甲醚甲基丙烯酸酯、氧化乙烯基單甲醚丙烯酸酯 或氧化丙烯基單甲醚甲基丙烯酸酯。
3. 根據(jù)權利要求1所述的水泥分散劑，其特征在于，通式(2)表示的不飽和一元 羧酸及其衍生物為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯。
4. 根據(jù)權利要求1所述的水泥分散劑，其特征在于，衞匙所說的其他單體為丙烯 酸羥丙酯、烯丙基磺酸鈉或甲基烯丙基磺酸鈉。
5. 根據(jù)權利要求1 4任一項所述的水泥分散劑，其特征在于，按重量計，通式(1) 表示的聚氧化烯基單醚(甲基)丙烯酸酯為40-90份，通式(2)表示的不飽和一元羧 酸及其衍生物單體為30-55份，其他單體為5-30份。
6. 制備權利要求1 5任一項所述的水泥分散劑的方法，其特征在于，包括如下步 驟將通式(1)表示的聚氧化烯基單醚(甲基)丙烯酸酯、通式(2)表示的不飽和一 元羧酸及其衍生物單體和其他單體，在氮氣保護，60-100°C，在引發(fā)劑和分子量調節(jié)劑 的共同作用下，在水溶液中進行聚合，聚合時間為2-6個小時，然后加入堿性物質，中 和反應體系至pH為6-8，獲得產品。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所說的引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸 鈉、過硫酸鉀、過氧化氫中的一種或其混合物；所用的分子量調節(jié)劑為巰基乙醇、2-巰 基丙酸、3-巰基丙酸或巰基乙酸等中的一種或其混合物。
8. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，引發(fā)劑的用量為單體總重量的0.1-5.0% 分子量調節(jié)劑用量為單體總重量的0.01-2.5%。
9. 權利要求1 5任一項所述的水泥分散劑的應用，其特征在于，用于水泥分散。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種水泥分散劑及其制備方法，為聚氧化烯基單醚(甲基)丙烯酸酯、不飽和一元羧酸或其衍生物單體和其他單體的共聚物。該水泥分散劑具有吸附、引氣、分散、潤濕、增溶、增穩(wěn)等多種功能，可使混凝土具有低水灰比、低粘度、高流動性、緩凝、保塌等特點，因而可改善混凝土的和易性，有利于實現(xiàn)現(xiàn)場配制和遠距離輸送，可用于制備高強度、可操作時間長的混凝土。該制備方法具有能耗低、效率高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點。
文檔編號C04B24/26GK101164956SQ200710046598
公開日2008年4月23日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權日2007年9月28日
發(fā)明者施曉旦, 李改霞, 田久旺 申請人:上海東升新材料有限公司