專利名稱：一種醚類兩性聚羧酸減水劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混凝土外加劑，具體為一種醚類兩性聚羧酸減水劑的制備方法。
背景技術(shù)：
高性能減水劑是滿足高性能混凝土要求的重要材料。由于良好的可塑性和優(yōu)良的應(yīng)用性能，聚羧酸系高效減水劑已逐漸代替萘系減水劑，在我國(guó)許多重要的工程，如高速鐵路、橋梁、機(jī)場(chǎng)、水利水電等建筑工程中，得到廣泛的應(yīng)用。而這些工程對(duì)高性能混凝土的需要日益旺盛，這就需要性能好、價(jià)格適中的高性能聚羧酸減水劑產(chǎn)品。目前，對(duì)高性能混凝土提出的要求已不僅僅是高強(qiáng)，而更多的是關(guān)注這種結(jié)構(gòu)材料的長(zhǎng)期和超長(zhǎng)期耐久性.及在高強(qiáng)基礎(chǔ)上同時(shí)具備密實(shí)、穩(wěn)定和優(yōu)良的施工性能。在制備高性能混凝土的技術(shù)措施中，除了對(duì)水泥、骨料有較高的要求之外，主要是注重減水劑的具有高效減水、適當(dāng)引氣并能減少和防止坍落度經(jīng)時(shí)損失。具有梳形結(jié)構(gòu)的聚羧酸鹽減水 劑由于具有高減水率、混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失小、摻量低等優(yōu)點(diǎn)，已成為外加劑研究與開發(fā)的熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上絕大多數(shù)聚羧酸減水劑都是第一代和第二代PCE，第一代多為(甲基)丙烯酸和甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯大分子單體共聚得到的高分子化合物，第二代主要是烯丙基聚乙二醇(APEG)與其他單體聚合形成大分子共聚物，此類減水劑的成本低、合成工藝簡(jiǎn)單，但減水率、保坍性能及水泥適應(yīng)性不如第一代聚酯類PCE，單獨(dú)使用時(shí)的應(yīng)用范圍較窄。2002年前后，瑞士的Sika公司發(fā)明了一種超塑化劑，即以聚酰胺 聚乙烯乙二醇為支鏈的兩性型PCE，具有獨(dú)特的分散能力，可以在低水/灰比下適用等特殊性能，是目前非常高端的減水劑，專利JP3336456、EP1669332A1以及US2007039515A1中報(bào)導(dǎo)了該類減水劑的研發(fā)。然而其制備成本昂貴、且合成工藝復(fù)雜，不適用于目前國(guó)內(nèi)減水劑的應(yīng)用市場(chǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于綜合醚類聚羧酸減水劑和第四代新型酰胺多胺型聚羧酸減水劑各自的優(yōu)勢(shì)，提供一種成本較低、減水率高的醚類兩性聚羧酸減水劑的制備方法。本發(fā)明是在第二代聚羧酸減水劑的基礎(chǔ)上，通過兩步簡(jiǎn)單反應(yīng)在醚類聚羧酸共聚物的分子結(jié)構(gòu)中引入少量的酰胺多胺單元，制備出一種新型的醚類聚羧酸減水劑。由于酰胺多胺單元在一定程度上可以改善減水劑在水泥顆粒表面的吸附，代替短側(cè)鏈起到保塑作用，因此對(duì)提高聚醚類減水劑的保坍性能有良好的幫助，而且采用此工藝制備得到的減水劑成本較低，性能穩(wěn)定，從而擴(kuò)大了聚醚類減水劑的使用范圍。為了解決上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案如下
一種醚類兩性聚羧酸減水劑的制備方法，包括如下步驟
(I)首先將乙醇胺放入反應(yīng)釜，開啟攪拌并升溫，加入少量的冰醋酸，溫度達(dá)到45°C時(shí)，攪拌的同時(shí)加入對(duì)甲苯磺酸，攪拌均勻，然后分三批次投入等量的馬來酸酐，加料期間溫度控制在80°C，加料結(jié)束后保持溫度在92°C，反應(yīng)5 7小時(shí)，待體系酸值不變時(shí)停止反應(yīng)，得到酰胺多胺；
(2)在反應(yīng)釜內(nèi)，不斷攪拌下，依次投入烯丙基聚氧乙烯醚，去離子水，酰胺多胺，馬來酸酐，烯丙基磺酸鈉，升溫至55 60°C，攪拌lOmin，繼續(xù)升溫至75 80°C，然后滴加丙烯酸溶液和過硫酸銨溶液，3 3. 5小時(shí)內(nèi)滴完，保溫I I. 5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后降溫至50°C，補(bǔ)水，加液堿中和至pH=6. 5 7,得到醚類兩性聚羧酸減水劑。各反應(yīng)物占反應(yīng)物總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在下述范圍內(nèi)
烯丙基聚氧乙烯醚75. 0% 85. 0%
乙醇胺I. 5% 2. 0%
對(duì)甲苯磺酸0. 10% 0. 15%
馬來酸酐I. 5% 8. 5%
丙烯酸3. 5% 4. 0%
烯丙基磺酸鈉I. 0% 2. 0%
過硫酸銨I. 5% 2. 0%
各反應(yīng)物占反應(yīng)物總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的總和為100%。所述烯丙基聚氧乙烯醚的分子量為1000 3000。所述丙烯酸溶液中丙烯酸與水的質(zhì)量比為16 9。所述硫酸銨溶液中硫酸銨與水的質(zhì)量比為3 40。有益效果
本發(fā)明具有反應(yīng)設(shè)備簡(jiǎn)單，易于控制，成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，制備的聚羧酸減水劑不僅具有較高的減水率，和易性好，而且具有較高的保坍性。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、工作流程、使用方法達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例I
第一步酰胺多胺的制備
首先將98kg乙醇胺放入反應(yīng)釜，開啟攪拌并升溫，加入少量的冰醋酸作為分散介質(zhì)和酸化劑。溫度達(dá)到45°C時(shí)，攪拌的同時(shí)加入0. 66kg對(duì)甲苯磺酸，攪拌均勻；然后分三批次投入馬來酸酐，每次投放43kg，加料期間溫度控制在80°C ;加料結(jié)束后保持體系溫度在92°C保溫反應(yīng)5 7小時(shí)，待體系酸值不變時(shí)停止反應(yīng)。本反應(yīng)采用用對(duì)甲苯磺酸作對(duì)甲苯磺酸，冰醋酸作為分散介質(zhì)和酸化劑，有利于提高反應(yīng)酯化率并適當(dāng)抑制酰胺化反應(yīng)，保留少量馬來酸衍生物中更多的氨基，將有助于改善兩性聚羧酸的性能。第二步兩性聚羧酸減水劑的合成
在密閉性好的反應(yīng)釜內(nèi)，不斷攪拌下，依次投入分子量為2400烯丙基聚氧乙烯醚1700kg,去離子水1400kg,酰胺多胺50kg,馬來酸酐IOOkg,烯丙基磺酸鈉30kg,升溫至55 60°C，攪拌lOmin，繼續(xù)升溫至75 80°C，然后緩慢滴加丙烯酸溶液(80kg丙烯酸+45kg水)和過硫酸銨溶液(30kg過硫酸銨+400kg水)，3 3. 5小時(shí)內(nèi)滴完，保溫I I. 5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后降溫至50°C，補(bǔ)水900kg，加液堿中和至pH=6. 5 7，得到醚類兩性聚羧酸減水劑。實(shí)施例2
第一步酰胺多胺的制備
首先將98kg乙醇胺放入反應(yīng)釜，開啟攪拌并升溫，加入少量的冰醋酸作為分散介質(zhì)和酸化劑。溫度達(dá)到45°C時(shí)，攪拌的同時(shí)加入0. 66kg對(duì)甲苯磺酸，攪拌均勻；然后分三批次投入馬來酸酐，每次投放43kg，加料期間溫度控制在80°C ;加料結(jié)束后保持體系溫度在92°C保溫反應(yīng)5 7小時(shí)，待體系酸值不變時(shí)停止反應(yīng)。本反應(yīng)采用用對(duì)甲苯磺酸作對(duì)甲苯磺酸，冰醋酸作為分散介質(zhì)和酸化劑，有利于提高反應(yīng)酯化率并適當(dāng)抑制酰胺化反應(yīng)，保留少量馬來酸衍生物中更多的氨基，將有助于改善兩性聚羧酸的性能第二步兩性聚羧酸減水劑的合成
在密閉性好的反應(yīng)釜內(nèi)，不斷攪拌下，依次投入分子量為2400烯丙基聚氧乙烯醚1700kg,去離子水1400kg,酰胺多胺100kg,馬來酸酐100kg,烯丙基磺酸鈉30kg,升溫至55 60°C，攪拌lOmin，繼續(xù)升溫至75 80°C，然后緩慢滴加丙烯酸溶液(80kg丙烯酸+45kg水)和過硫酸銨溶液(30kg過硫酸銨+400kg水)，3 3. 5小時(shí)內(nèi)滴完，保溫I I. 5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后降溫至50°C，補(bǔ)水900kg，加液堿中和至pH=6. 5 7，得到醚類兩性聚羧酸減水劑。實(shí)施例3
第一步酰胺多胺的制備
首先將98kg乙醇胺放入反應(yīng)釜，開啟攪拌并升溫，加入少量的冰醋酸作為分散介質(zhì)和酸化劑。溫度達(dá)到45°C時(shí)，攪拌的同時(shí)加入0. 66kg對(duì)甲苯磺酸，攪拌均勻；然后分三批次投入馬來酸酐，每次投放43kg，加料期間溫度控制在80°C ;加料結(jié)束后保持體系溫度在92°C保溫反應(yīng)5 7小時(shí)，待體系酸值不變時(shí)停止反應(yīng)。本反應(yīng)采用用對(duì)甲苯磺酸作對(duì)甲苯磺酸，冰醋酸作為分散介質(zhì)和酸化劑，有利于提高反應(yīng)酯化率并適當(dāng)抑制酰胺化反應(yīng)，保留少量馬來酸衍生物中更多的氨基，將有助于改善兩性聚羧酸的性能。第二步兩性聚羧酸減水劑的合成
在密閉性好的反應(yīng)釜內(nèi)，不斷攪拌下，依次投入分子量為2400烯丙基聚氧乙烯醚1700kg,去離子水1400kg,酰胺多胺80kg,馬來酸酐120kg,烯丙基磺酸鈉30kg,升溫至55 60°C，攪拌lOmin，繼續(xù)升溫至75 80°C，然后緩慢滴加丙烯酸溶液(80kg丙烯酸+45kg水)和過硫酸銨溶液(30kg過硫酸銨+400kg水)，3 3. 5小時(shí)內(nèi)滴完，保溫I I. 5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后降溫至50°C，補(bǔ)水900kg，加液堿中和至pH=6. 5 7，得到醚類兩性聚羧酸減水劑。比較例
在密閉性好的反應(yīng)釜內(nèi)，不斷攪拌下，依次投入分子量為2400烯丙基聚氧乙烯醚1700kg,馬來酸酐213kg，升溫至83 85°C，攪拌lOmin，分別滴加烯丙基磺酸鈉溶液(42. 5kg烯丙基磺酸鈉+350kg水)和和過硫酸銨溶液(45. 9kg過硫酸銨+680kg水)，3
3.5小時(shí)內(nèi)滴完，保溫I I. 5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后降溫至50°C，補(bǔ)水318kg，加液堿中和至pH=6. 5 7，得到聚羧酸母液。采用上述方法制備的聚羧酸減水劑，按GB/T8077 2000的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，其檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表
權(quán)利要求
1.ー種醚類兩性聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(I)首先將こ醇胺放入反應(yīng)釜，開啟攪拌并升溫，加入少量的冰醋酸，溫度達(dá)到45°C時(shí)，攪拌的同時(shí)加入對(duì)甲苯磺酸，攪拌均勻，然后分三批次投入等量的馬來酸酐，加料期間溫度控制在80°C，加料結(jié)束后保持溫度在92°C，反應(yīng)5 7小時(shí)，待體系酸值不變時(shí)停止反應(yīng)，得到酰胺多胺；(2)在反應(yīng)釜內(nèi)，不斷攪拌下，依次投入烯丙基聚氧こ烯醚，去離子水，酰胺多胺，馬來酸酐，烯丙基磺酸鈉，升溫至55 60°C，攪拌lOmin，繼續(xù)升溫至75 80°C，然后滴加丙烯酸溶液和過硫酸銨溶液，3 3. 5小時(shí)內(nèi)滴完，保溫I I. 5小吋，反應(yīng)結(jié)束后降溫至50°C，補(bǔ)水，加液堿中和至pH=6. 5 7，得到醚類兩性聚羧酸減水劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種醚類兩性聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于，各反應(yīng)物占反應(yīng)物總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在下述范圍內(nèi) 烯丙基聚氧こ烯醚75. 0% 85. 0% こ醇胺I. 5% 2. 0% 對(duì)甲苯磺酸O. 10% O. 15% 馬來酸酐7. 5% 8. 5% 丙烯酸3. 5% 4. 0% 烯丙基磺酸鈉I. 0% 2. 0% 過硫酸銨I. 5% 2. 0% 各反應(yīng)物占反應(yīng)物總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的總和為100%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種醚類兩性聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于，所述烯丙基聚氧こ烯醚的分子量為1000 3000。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種醚類兩性聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于，所述丙烯酸溶液中丙烯酸與水的質(zhì)量比為16 9。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種醚類兩性聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于，所述硫酸銨溶液中硫酸銨與水的質(zhì)量比為3 40。
全文摘要
一種醚類兩性聚羧酸減水劑的制備方法，是在第二代聚羧酸減水劑的基礎(chǔ)上，通過兩步簡(jiǎn)單反應(yīng)在醚類聚羧酸共聚物的分子結(jié)構(gòu)中引入少量的酰胺多胺單元，制備出一種新型的醚類聚羧酸減水劑。由于酰胺多胺單元在一定程度上可以改善減水劑在水泥顆粒表面的吸附，代替短側(cè)鏈起到保塑作用，因此對(duì)提高聚醚類減水劑的保坍性能有良好的幫助，而且采用此工藝制備得到的減水劑成本較低，性能穩(wěn)定，從而擴(kuò)大了聚醚類減水劑的使用范圍。本發(fā)明具有反應(yīng)設(shè)備簡(jiǎn)單，易于控制，成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，制備的聚羧酸減水劑不僅具有較高的減水率，和易性好，而且具有較高的保坍性。
文檔編號(hào)C04B24/16GK102627744SQ20121010436
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者廖聲金 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙加美樂素化工有限公司