專利名稱：一種環(huán)保低能耗聚羧酸高性能減水劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高性能聚羧酸減水劑及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚羧酸系高性能減水劑是近年來發(fā)展迅猛的第三代高性能減水劑。由于他的優(yōu)越分散性能及使用的可控性能，受到了生產(chǎn)制造企業(yè)和廣大用戶的推崇。但是目前的聚羧酸在生產(chǎn)和應(yīng)用中尚存在一些問題，影響了它的發(fā)展，如他的主要原料來自石油煉制的下游產(chǎn)品，供應(yīng)日趨緊張，而且價格有較大的波動。在高強(qiáng)度的混凝土使用中又會產(chǎn)生混凝土發(fā)粘、扒底等現(xiàn)象。這些問題引起了廣大用戶和生產(chǎn)者的關(guān)注和重視，促使人們對降低原料成本，穩(wěn)定價格和改善性能方面進(jìn)一步的思索和研發(fā)。同樣，目前在很多地區(qū)的紡織廠、紙漿廠，每天都會產(chǎn)生大量的棉短絨黑液及制漿黑液需要處理。棉短絨黑液是棉花經(jīng)過液堿和水高溫蒸煮，提取了棉纖維后余下的廢液，主要成份為木質(zhì)素鈉，少量纖維和鈉鹽。制漿黑液是紙漿廠使用木材、草料等原料制備造紙漿料時產(chǎn)生的大量廢黑液。這些企業(yè)都需要將其送至耗資巨大的污水處理廠集中處理，這樣既浪費了人力財力又浪費了大量能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目 的就是解決現(xiàn)有聚羧酸系高性能減水劑存在的上述問題，提供一種新的低成本聚羧酸高性能減水劑，不僅改善了性能，還節(jié)約了成本。為達(dá)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下一種聚羧酸高性能減水劑，由聚合單體1、聚合活性單體II和聚合小單體III在引發(fā)劑的作用下接枝共聚形成，其中聚合單體1:首先將含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)的芳香族高分子化合物氧化，然后進(jìn)行羥甲基化成活性芳香族高分子化合物，最后與不飽和酸接枝成聚合單體I ;聚合活性單體II為不飽和有機(jī)酸聚氧乙烯醚酯；聚合小單體III選自苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、馬來酸、衣康酸、馬來酸酐、苯乙酸中的一種或幾種的組合。上述的聚羧酸高性能減水劑，所述的含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)的芳香族高分子化合物可以通過含有類似木質(zhì)素或/和木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的工業(yè)廢料得到，如棉短絨黑液、草木類制漿黑液等。這些棉短絨黑液為棉纖維制造廠的生產(chǎn)廢液，草木類制漿黑液主要為制漿造紙工廠將草料或木材制備抄紙用紙漿后排放的廢黑液，主要成分為木質(zhì)素。由于該類黑液含有大量木質(zhì)素和廢堿廢酸，對環(huán)境污染比較嚴(yán)重，所以都需要集中到污水廠進(jìn)行處理，耗費的能量大，成本高。將工廠直接排放的棉短絨黑液、草木類制漿黑液經(jīng)過過濾預(yù)處理后，經(jīng)蒸發(fā)濃縮得到含量為30. (Γ40. 0%的濃縮黑液，該濃縮黑液就可以直接代替含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)的芳香族高分子化合物原料，制備聚合單體I。因此，本專利所述的含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)的芳香族高分子化合物原料，不僅包括含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)的芳香族高分子化合物本身，也包括含有類似木質(zhì)素或/和木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的工業(yè)廢黑液，如前所述的棉短絨黑液或草木類制漿黑液等。棉短絨黑液或草木類制漿黑液中含有大量和草木類木質(zhì)素結(jié)構(gòu)相似的高分子化合物，概括為如下三種1帶酚羥基，2帶紫丁香基，3帶愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)的芳香族化合物。結(jié)
構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.一種聚羧酸高性能減水劑，由聚合單體1、聚合活性單體II和聚合小單體III 在引發(fā)劑的作用下接枝共聚形成，其中 聚合單體1:首先將含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)的芳香族高分子化合物氧化，然后進(jìn)行羥甲基化成活性芳香族高分子化合物，最后與不飽和酸接枝成聚合單體I; 活性單體II為不飽和有機(jī)酸聚氧乙烯醚酯； 聚合小單體III為苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、馬來酸、衣康酸、馬來酸酐、苯乙酸中的一種或幾種的組合。
2.如權(quán)利要求1所述的聚羧酸高性能減水劑，其特征在于所述的含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)的芳香族高分子化合物通過含有類似木質(zhì)素或/和木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的工業(yè)廢料得到。
3.如權(quán)利要求2所述的聚羧酸高性能減水劑，其特征在于含有類似木質(zhì)素或/和木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的工業(yè)廢料為棉短絨黑液或草木類制漿黑液。
4.如權(quán)利要求1所述的聚羧酸高性能減水劑，其特征在于氧化步驟使用的氧化劑包括 H2O2、O2、KMnO4 和 KCr2O70
5.如權(quán)利要求1所述的聚羧酸高性能減水劑，其特征在于所說的羥甲基化反應(yīng)使用的縮合劑包括甲醛、乙醛和糠醛。
6.如權(quán)利要求1所述的聚羧酸高性能減水劑，其特征在于羥甲基化反應(yīng)后進(jìn)行磺化處理。
7.如權(quán)利要求6所述的聚羧酸高性能減水劑，其特征在于磺化反應(yīng)使用的磺化劑包括 Na2SO3, SO2 和 NaHS03。
8.如權(quán)利要求1所述的聚羧酸高性能減水劑，其特征在于聚合活性單體II為甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯、丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯或馬來酸酐聚乙二醇單醚酯。
9.如權(quán)利要求1所述的聚羧酸高性能減水劑，其特征在于聚合小單體III是指甲基丙烯酸或丙烯酸。
10.權(quán)利要求1-9任意所述的聚羧酸高性能減水劑的制備方法，包括如下步驟 1)首先將含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)的芳香族高分子化合物氧化，然后進(jìn)行羥甲基化處理成活性芳香族高分子化合物，最后與不飽和酸接枝聚合反應(yīng)成得到聚合單體I ; 2)在引發(fā)劑作用下，不飽和有機(jī)酸聚氧乙烯醚酯聚合活性單體I1、聚合單體I和聚合小單體III接枝共聚得到目標(biāo)產(chǎn)物聚羧酸高性能減水劑；其中聚合小單體III是指苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、馬來酸、衣康酸、馬來酸酐、苯乙酸中的一種或幾種的組合。
11.如權(quán)利要求10所述的聚羧酸高性能減水劑的制備方法，其特征在于羥甲基化反應(yīng)后進(jìn)行磺化反應(yīng)。
12.如權(quán)利要求10所述的聚羧酸高性能減水劑的制備方法，其特征在于磺化反應(yīng)使用的磺化劑包括Na2SO3, SO2和NaHS03。
13.如權(quán)利要求10所述的聚羧酸高性能減水劑的制備方法，其特征在于接枝反應(yīng)加入鏈轉(zhuǎn)移劑控制鏈增長。
14.如權(quán)利要求13所述的聚羧酸高性能減水劑的制備方法，其特征在于所述的鏈轉(zhuǎn)移劑包括烯丙基磺酸鈉和甲基丙烯磺酸鈉。
15.如權(quán)利要求10所述的聚羧酸高性能減水劑的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑采用氧化還原體系，包括過硫酸銨和雙氧水、雙氧水和維生素C。
16.如權(quán)利要求10所述的聚羧酸高性能減水劑的制備方法，其特征在于氧化步驟使用的氧化劑包括H2O2、O2、KMnO4和KCr2O7。
17.如權(quán)利要求10所述的聚羧酸高性能減水劑的制備方法，其特征在于羥甲基化反應(yīng)使用的縮合劑包括甲醛、乙醛和糠醛。
18.如權(quán)利要求10所述的聚羧酸高性能減水劑的制備方法，其特征在于含有帶酚羥基、紫丁香基或/和愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)的芳香族高分子化合物通過工廠直接排放的棉短絨黑液、草木類制漿黑液經(jīng)過過濾預(yù)處理后得到。
19.一種聚羧酸高性能減水劑，其結(jié)構(gòu)式如下
20.權(quán)利要求1-9、19任意所述的聚羧酸高性能減水劑在混凝土中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于改性高性能聚羧酸減水劑及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的聚羧酸減水劑由聚合單體I、聚合活性單體II和聚合小單體III在引發(fā)劑的作用下接枝共聚形成，其中聚合單體I由短棉絨黑液或草木制漿黑液得到；聚合活性單體II為不飽和有機(jī)酸聚氧乙烯醚酯；聚合小單體III為苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、馬來酸、衣康酸、馬來酸酐、苯乙酸中的一種或幾種的組合。本發(fā)明的減水劑最大優(yōu)點在于降低生產(chǎn)成本5~8%，改善混凝土的應(yīng)用性能，使混凝土不發(fā)粘、不扒底，具有良好的市場前景。
文檔編號C08F285/00GK103058561SQ20131001996
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者楊蕓, 張勤, 吳文田, 馬犖方, 蔣國寶 申請人:上海固佳化工科技有限公司