一種無水法制備聚羧酸減水劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無機(jī)材料與工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種減水劑的制備方法，具體涉 及一種無水法制備聚羧酸減水劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國對國家基礎(chǔ)建設(shè)的投入越來越多，國內(nèi)預(yù)拌混凝土的產(chǎn)量也是逐年提 高。隨著我國對環(huán)境保護(hù)的要求逐漸提高，工業(yè)萘及以其為主要原料生產(chǎn)的萘系減水劑因 其環(huán)保問題將會逐漸淡出市場，而同時聚羧酸減水劑作為第三代混凝土外加劑，具有摻量 低、減水率高、保坍性能優(yōu)越、堿含量低和降低水泥收縮率等優(yōu)點(diǎn)，在商品混凝土市場的市 場拓展空間是巨大的。沿海城市地鐵工程，城際鐵路工程，跨海大橋，海底隧道，高層建筑等 重點(diǎn)工程，聚羧酸減水劑都是必不可少的。
[0003] 在實際工程應(yīng)用過程中，市面上的聚羧酸減水劑主要是液體型，其質(zhì)量濃度主要 分為為40%和50%兩類。這就嚴(yán)重影響了聚羧酸減水劑的儲存和長途運(yùn)輸，同時溶劑 為水劑，會增加運(yùn)輸成本，嚴(yán)重制約著聚羧酸減水劑的進(jìn)一步推廣使用。并且對干粉砂 漿此類建筑材料只能使用固體減水劑，這就更影響了聚羧酸減水劑在建材行業(yè)的推廣使 用。對此目前也有粉體聚羧酸減水劑的生產(chǎn)，但都是將一定濃度（40%~60%)的聚羧酸 減水劑母液在高溫條件下進(jìn)行噴霧干燥。中國專利申請CN200510029066. 4和中國專利 申請CN201010159650. 2通過采用高溫噴霧干燥法和添加無機(jī)鹽析晶法制備固含量較高 (多90% )的粉體聚羧酸減水劑，其制備過程工藝復(fù)雜，裝置昂貴，能耗很高，同時由于高溫 噴霧干燥，聚羧酸減水劑性能會受損。中國專利申請CN201410715354. 4采用的是一種低溫 法干燥法制備粉體聚羧酸減水劑，但是使用了微波輔助，這樣工業(yè)化將會受到抑制。中國專 利申請CN102993387A和中國專利申請CN103012694A采用無水法制備固體聚羧酸減水劑， 使用了一次性將硫酯類鏈轉(zhuǎn)移劑投入底料中，這樣會嚴(yán)重影響聚羧酸減水劑的制備性能； 同時使用甲基丙烯磺酸鈉等昂貴的單體，工業(yè)化成本高；同時在反應(yīng)過程中出現(xiàn)溫度高于 90°C以上，會使大單體的基本性能受到一定的影響，影響聚羧酸減水劑的減水效果。
[0004] 目前而言固體聚羧酸減水劑的制備是制備成本高，儀器設(shè)備昂貴，耗能高，同時制 備出的聚羧酸減水劑由于不是100%固含量和高溫條件下性能的損耗，使其減水效果受到 一定程度的影響。因此在不損耗聚羧酸減水劑性能的前提下，在較低成本情況下，比較方便 的制備一種固體聚羧酸減水劑是進(jìn)一步推廣和應(yīng)用聚羧酸減水劑的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種無水法制備聚羧酸減水劑的方法。本發(fā)明的制備方法成 本低，重復(fù)穩(wěn)定性好，不含甲醛，無水法制得的聚羧酸減水劑產(chǎn)品穩(wěn)定性好、減水率高、水泥 種類適應(yīng)性廣?？纱龠M(jìn)粉體聚羧酸減水劑、水泥砂漿工業(yè)向低能耗、高質(zhì)量和高水平的方向 發(fā)展。
[0006] 技術(shù)方案：一種無水法制備聚羧酸減水劑的方法，包括如下合成步驟：
[0007] (1)、在70°C~85°C下，將100摩爾單體A熔化于反應(yīng)器中；
[0008] (2)、再向步驟（1)的反應(yīng)器中緩慢加入L 5~6摩爾單體B和L 15~2. 6摩爾 引發(fā)劑C形成混合液體；
[0009] (3)、將9~28. 5摩爾單體B和2. 3~10. 4摩爾鏈轉(zhuǎn)移劑T混合形成混合液，再 將該混合液在2~4h內(nèi)滴入步驟（2)中的反應(yīng)器中，
[0010] (4)、繼續(xù)攪拌反應(yīng)Oh~Ih后，出料冷卻后即得到聚羧酸減水劑。
[0011] 作為本發(fā)明中一種無水法制備聚羧酸減水劑的方法的一種優(yōu)選方案：聚羧酸減水 劑的分子量為45000~80000。
[0012] 作為本發(fā)明中一種無水法制備聚羧酸減水劑的方法的一種優(yōu)選方案：聚羧酸減水 劑的結(jié)構(gòu)通式為：
[0013]
[0014] 式中 c :d = 10 : (1. 5 ~3);
[0015] R1SH 或-CH 3，
[0016] 私為-0-或-CH 20_ 或-CH2CH2O-,
[0017] 私為 H 或-CH 3或-CH 20H，
[0018] a = 45 ~95, b = 0 ~10〇
[0019] 作為本發(fā)明中一種無水法制備聚羧酸減水劑的方法的一種優(yōu)選方案：所述引發(fā)劑 C為偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰、過硫酸銨和過硫酸鉀中的任意一種。
[0020] 作為本發(fā)明中一種無水法制備聚羧酸減水劑的方法的一種優(yōu)選方案：所述鏈轉(zhuǎn)移 劑T為次亞磷酸鈉或甲酸鈉。
[0021] 作為本發(fā)明中一種無水法制備聚羧酸減水劑的方法的一種優(yōu)選方案：所述單體A 為丙烯酸或甲基丙烯酸。
[0022] 作為本發(fā)明中一種無水法制備聚羧酸減水劑的方法的一種優(yōu)選方案：所述單體B
[0023] 其中私為-0-或-CH 20-或-CH2CH2O-,
[0024] 私為 H 或-CH 3或-CH 20H，
[0025] a = 45 ~95, b = 0 ~10。
[0026] 有益效果：本發(fā)明公開的一種無水法制備聚羧酸減水劑的方法具有以下有益效 果：
[0027] 1、采用本方法制備的聚羧酸減水劑，呈固體狀，切片后裝袋易于運(yùn)輸和保存，同時 對水泥、干粉砂漿的適應(yīng)性廣，制備成本、運(yùn)輸成本和儲存成本低，減水率高，工藝重復(fù)穩(wěn)定 性好；
[0028] 2、制備過程安全環(huán)保，清潔無污染，無廢棄物產(chǎn)生，產(chǎn)品使用率為100%，反應(yīng)過 程無須氮?dú)獗Ｗo(hù)，并且工藝簡單易控，制備時間短效率高，產(chǎn)能高，將本發(fā)明的制備方法合 成的聚羧酸減水劑應(yīng)用在水泥和干粉砂漿中，可促進(jìn)干粉砂漿和水泥混凝土行業(yè)向著低能 耗、高質(zhì)量和高水平的方向發(fā)展。
【具體實施方式】：
[0029] 下面對本發(fā)明的【具體實施方式】詳細(xì)說明。
[0030] 在實施例中將會用到如下縮寫：
[0040] 實施例1
[0041] 在70°C下，將100摩爾DPEG-I熔化于反應(yīng)器中后，加入1. 5摩爾的丙烯酸和1摩 爾偶氮二異丁腈，后將溶解有2摩爾次亞磷酸鈉的13. 5摩爾丙烯酸在2h內(nèi)滴入反應(yīng)器中， 出料冷卻，得到淡黃色固體，即為所述無水法制備的聚羧酸減水劑，編號LYPC-1。
[0042] 實施例2
[0043] 在75°C下，將100摩爾DPEG-2熔化于反應(yīng)器中后，加入3摩爾甲基丙烯酸和2摩爾 偶氮二異丁腈，后將溶解有8摩爾次亞磷酸鈉的27摩爾甲基丙烯酸在4h內(nèi)滴入反應(yīng)器中， 繼續(xù)攪拌反應(yīng)Ih后，出料冷卻，得到淡黃色固體，即為所述無水法制備的聚羧酸減水劑，編 號 LYPC-2。
[0044] 實施例3
[0045] 在80°C下，將100摩爾DPEG-3熔化于反應(yīng)器中后，加入4. 5摩爾甲基丙烯酸和1 摩爾過氧化苯甲酰，后將溶解有2摩爾甲酸鈉的10. 5摩爾甲基丙烯酸在3h內(nèi)滴入反應(yīng)器 中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)〇. 5h后，出料冷卻，得到淡黃色固體，即為所述無水法制備的聚羧酸減水 劑，編號LYPC-3。
[0046] 實施例4
[0047] 在85°C下，將100摩爾DPEG-4熔化于反應(yīng)器中后，加入6摩爾丙烯酸和2摩爾過 氧化苯甲酰，后將溶解有8摩爾甲酸鈉的24摩爾丙烯酸在2. 5h內(nèi)滴入反應(yīng)器中，出料冷 卻，得到淺褐色固體，即為所述無水法制備的聚羧酸減水劑，編號LYPC-4。
[0048] 實施例5
[0049] 在80 °C下，將100摩爾DPEG-5熔化于反應(yīng)器中后，加入3摩爾甲基丙烯酸和1摩 爾過硫酸銨，后將溶解有4摩爾次亞磷酸鈉的17摩爾甲基丙烯酸在3. 5h內(nèi)滴入反應(yīng)器中， 繼續(xù)攪拌反應(yīng)Ih后，出料冷卻，得到淺褐色固體，即為所述無水法制備的聚羧酸減水劑，編 號 LYPC-5。
[0050] 實施例6
[0051] 在75°C下，將100摩爾DPEG-6熔化于反應(yīng)器中后，加入2. 8摩爾丙烯酸和2摩爾 過硫酸銨，后將溶解有6摩爾次亞磷酸鈉的15. 2摩爾丙烯酸在2h內(nèi)滴入反應(yīng)器中，繼續(xù) 攪拌反應(yīng)0. 5h后，出料冷卻，得到淡黃色固體，即為所述無水法制備的聚羧酸減水劑，編號 LYPC-6〇
[0052] 實施例7
[0053] 在85 °C下，將100摩爾DPEG-7熔化于反應(yīng)器中后，加入4摩爾甲基丙烯酸和1摩 爾過硫酸鉀，后將溶解有4摩爾甲酸鈉的18摩爾甲基丙烯酸B在3h內(nèi)滴入反應(yīng)器中，繼 續(xù)攪拌反應(yīng)Ih后，出料冷卻，得到淡黃色固體，即為所述無水法制備的聚羧酸減水劑，編號 LYPC-7〇
[0054] 實施例8
[0055] 在70°C下，將100摩爾DPEG-8熔化于反應(yīng)器中后，加入5摩爾丙烯酸和2摩爾過 硫酸鉀，后將溶解有6摩爾甲酸鈉的21摩爾丙烯酸在3h內(nèi)滴入反應(yīng)器中，出料冷卻，得到 淡黃色固體，即為所述無水法制備的聚羧酸減水劑，編號LYPC-8。
[0056] 實施例9
[0057] 在75 °C下，將100摩爾DPEG-9熔化于反應(yīng)器中后，加入3.5摩爾甲基丙烯酸和1. 5 摩爾過硫酸銨，后將溶解有7摩爾次亞磷酸鈉的21. 5摩爾甲基丙烯酸在2. 5h內(nèi)滴入反應(yīng) 器中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)〇. 5h后，出料冷卻，得到淺褐色固體，即為所述無水法制備的聚羧酸減 水劑，編號LYPC-9。
[0058] 實施例10
[0059] -種無水法制備聚羧酸減水劑的方法，包括如下合成步驟：
[0060] (1)、在70°C下，將100摩爾單體A熔化于反應(yīng)器中；
[0061] (2)、再向步驟（1)的反應(yīng)器中緩慢加入1.5摩爾單體B和1. 15摩爾引發(fā)劑C形 成混合液體；
[0062] (3)、將28. 5摩爾單體B和2. 3摩爾鏈轉(zhuǎn)移劑T混合形成混合液，再將該混合液在 2h內(nèi)滴入步驟（2)中的反應(yīng)器中，
[0063] (4)、出料冷卻后即得到聚羧酸減水劑LYPC-10。
[0064] 本實施例中，聚羧酸減水劑的分子量為45000。
[0065] 本實施例中，聚羧酸減水劑的結(jié)構(gòu)式為：
[0066]