專利名稱:一種高強度減水劑的中間體、其制備方法及由其制備的高強度減水劑的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種高強度減水劑的中間體、其制備方法及由其制備的高強度減水劑,屬于混凝土外加劑技術領域。
背景技術:
隨著混凝土行業(yè)的迅速發(fā)展,對應用于混凝土中的減水劑要求也越來越高。聚羧酸系減水劑是繼木質素磺酸鹽、萘磺酸鹽之后的第三代高性能混凝土減水劑,其具有化學結構可調性強、摻量低、減水率高、新拌混凝土的流動性和流動性保持性好、收縮低、增強效果顯著等優(yōu)點,對于混凝土的綜合性能有質的提高,是配制高性能混凝土的關鍵原料,已成功廣泛應用于眾多重大工程。聚羧酸系減水劑是一類具有梳形結構的共聚物分散劑,主要是由不飽和羧酸和不飽和活性聚醚大單體經自由基共聚而制備所得,其基本結構特點是主鏈為脂肪族的烷烴類,分布著一種或多種離子基團,如磺酸基、羧酸基、磷酸基和季胺基,側鏈由親水性的聚氧化烯(氧化乙烯和/或氧化丙烯)大單體組成。聚羧酸系減水劑發(fā)揮分散作用,主要是由于其吸附到水泥顆粒表面后,離子基團使得水泥顆粒之間相互產生了靜電斥力,同時側鏈發(fā)揮空間位阻斥力,使水泥顆粒絮凝結構解體,粒子間難以彼此靠近,從而提高了水泥顆粒的分散性及其穩(wěn)定性。不少研究報道了采用各種方法合成不同結構的活性大單體,并用于共聚物分散劑的制備。專利CN1314614報道了一種聚羧酸系混凝土減水劑及其制備方法。該制備方法分兩步合成,第一步以甲苯作為溶劑,濃硫酸為催化劑,用聚乙二醇和丙烯酸進行酯化反應,反應完成后,抽出甲苯和水,制得聚醚活性大單體聚乙二醇丙烯酸酯;第二步在制得的活性大單體中加入甲基丙烯磺酸鈉和丙烯酸,用過硫酸銨或過硫酸鈉為引發(fā)劑,巰基乙醇作為鏈轉移劑,在水溶液中進行聚合,最后再用氫氧化鈉中和得聚羧酸減水劑溶液;專利EP0884290、CN102504232、CN 101215118均報道了采用類似的直接酯化法制備活性大單體,并將其用于聚羧酸系減水劑的合成應用。上述酯化法制備活性聚醚大單體的方法步驟繁瑣,酯化過程中用到了大量的有機溶劑甲苯、環(huán)己烷等作為帶水劑,不僅增加了成本,而且對環(huán)境造成污染;另外,制備過程中需要強酸高溫共沸脫水,反應條件苛刻,副產物含量高,嚴重影響后續(xù)聚合反應的質量,從而影響共聚物分散劑的性能。另外,研究者在開發(fā)聚醚活性大單體時,主要集中于其用于聚羧酸減水劑合成后對分散性及分散保持性的作用,少有關注其它方面的功能,這也限制了聚羧酸減水劑的進一步發(fā)展。開發(fā)多功能型聚醚大單體,并將其用于聚羧酸減水劑的合成,賦予聚羧酸減水劑更多優(yōu)異的性能,將為聚羧酸減水劑帶來更大的發(fā)展空間。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供及一種高強度減水劑的中間體、其 制備方法及由其制備的高強度減水劑,同時提供高強度減水劑的應用。為解決上述技術問題,本發(fā)明的技術方案是一種高強度減水劑的中間體的制備方法將烯基縮水甘油醚和烷基封端氨基聚醚反應至產物重均分子量為500-5000,得高強度減水劑的中間體,所述烯基縮水甘油醚與烷基封端氨基聚醚的摩爾比為1: (I 1. 01)。發(fā)明人認為,上述高強度減水劑的中間體為聚醚胺活性大單體。反應溫度主要根據烷基封端氨基聚醚的性質調整,當聚醚胺分子量相對較低時,其凝固點較低,端氨基含量較高,反應活性高,可以選擇較低溫度進行;當聚醚胺分子量相對較高時,其凝固點較高,端氨基含量較低,反應活性相對較弱,可以選擇稍高的溫度進行,更有利于反應。為了有效控制反應進程,提高產品質量,高強度減水劑的中間體的制備方法為30°C 65°C下,將烯基縮水甘油醚滴加至烷基封端氨基聚醚中,滴加時間為4_8h,滴加完后,繼續(xù)保溫Ih 2h,得高強度減水劑的中間體。為了保證產品的性能,所述烯基縮水甘油醚為一末端為不飽和雙鍵,另一末端為縮水甘油基,其結構式為,
權利要求
1.一種聞強度減水劑的中間體的制備方法,其特征在于將稀基縮水甘油釀和燒基封端氨基聚醚反應至產物重均分子量為500-5000,得高強度減水劑的中間體,所述烯基縮水甘油醚與烷基封端氨基聚醚的摩爾比為1: (I 1. 01)。
2.如權利要求1所述的高強度減水劑的中間體的制備方法,其特征在于30°C 65°C下,將烯基縮水甘油醚滴加至烷基封端氨基聚醚中,滴加時間為4-8h,滴加完后,繼續(xù)保溫Ih 2h,得高強度減水劑的中間體。
3.如權利要求1或2所述的高強度減水劑的中間體的制備方法,其特征在于所述烯基縮水甘油醚結構式為,其中,
4.如權利要求3所述的高強度減水劑的中間體的制備方法,其特征在于所述烯基縮水甘油醚為烯丙基縮水甘油醚、甲基烯丙基縮水甘油醚、丙烯酸縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油醚、甲基丁烯基縮水甘油醚、乙二醇乙烯基縮水甘油醚或乙烯基丁基縮水甘油醚中一種或兩種以上任意配比的混合物。
5.如權利要求1或2所述的高強度減水劑的中間體的制備方法,其特征在于所述烷 基封端氨基聚醚結構式為
6.由權利要求1至5任意一項所述的高強度減水劑的中間體的制備方法所制備的高強度減水劑的中間體。
7.由權利要求6所述的高強度減水劑的中間體所制備的減水劑。
8.如權利要求7所述的高強度減水劑,其特征在于由如下步驟制得將高強度減水劑的 中間體和不飽和羧酸反應至產物重均分子量為10,000 40,000,得高強度減水劑。
9.如權利要求8所述的高強度減水劑,其特征在于由如下步驟制得 a、將高強度減水劑的中間體溶于水,升溫至30°C 95°C; b、向步驟a所得的反應物中,滴加不飽和羧酸的水溶液,同時滴加水溶性引發(fā)劑水溶液和水溶性鏈轉移劑水溶液,上述滴加時間均為l_5h,滴加完畢后保溫l_6h,得高強度減水劑;其中,高強度減水劑的中間體與不飽和羧酸的質量比為(4 12) :1,高強度減水劑的中間體和不飽和羧酸的總的質量濃度為30% 60%,水溶性引發(fā)劑的質量用量為高強度減水劑的中間體和不飽和羧酸質量和的0. 1% 1%,水溶性鏈轉移劑的質量用量為高強度減水劑的中間體和不飽和羧酸質量和的0. 05% 1. 5%。
10.如權利要求9所述的高強度減水劑,其特征在于所述不飽和羧酸的結構式為個4
11.如權利要求10所述的高強度減水劑,其特征在于所述不飽和羧酸為丙烯酸及其一價金屬鹽、二價金屬鹽、銨鹽、有機胺鹽,甲基丙烯酸及其一價金屬鹽、二價金屬鹽、銨鹽、有機胺鹽,馬來酸及其一價金屬鹽、二價金屬鹽、銨鹽、有機胺鹽或富馬酸及其一價金屬鹽、二價金屬鹽、銨鹽、有機胺鹽中的一種或兩種以上任意配比的混合物。
12.如權利要求9所述的高強度減水劑,其特征在于所述水溶性引發(fā)劑為過硫酸鹽或水溶性偶氮類引發(fā)劑中一種或兩種以上任意配比的混合物或過硫酸鹽與亞硫酸氫鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、焦亞硫酸鹽或亞鐵鹽摩爾比為(2 6) :1的混合物或過氧化物與吊白粉、L-抗壞血酸或亞鐵鹽摩爾比為(2 6) :1的混合物。
13.如權利要求9所述的高強度減水劑,其特征在于所述水溶性鏈轉移劑為2-巰基丙酸、3-巰基丙酸、2-巰基丙醇、3-巰基丙醇、巰基乙酸或巰基乙醇中一種或兩種以上任意配比的混合物。
全文摘要
發(fā)明公開一種高強度減水劑的中間體、其制備方法及由其制備的高強度減水劑,同時提供高強度減水劑的應用。所述高強度減水劑的中間體的制備方法將烯基縮水甘油醚和烷基封端氨基聚醚反應至產物重均分子量為500-5000,得高強度減水劑的中間體,所述烯基縮水甘油醚與烷基封端氨基聚醚的摩爾比為1:(1~1.01)。由上述中間體制備的高強度減水劑對混凝土的強度有大幅度地提高,較常規(guī)聚醚制備的聚羧酸減水劑具有明顯增強優(yōu)勢,在相同水灰比條件下,能有效提高混凝土各個齡期的強度;且本發(fā)明高強度減水劑分散性好、減水率高、坍落度損失小。
文檔編號C04B24/32GK102993430SQ20121040234
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權日2012年10月19日
發(fā)明者楊勇, 冉千平, 劉加平, 周棟梁, 劉金芝, 毛永琳 申請人:江蘇博特新材料有限公司, 南京博特新材料有限公司, 江蘇蘇博特新材料股份有限公司