一種改性羧酸系減水劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種改性羧酸系減水劑的制備方法，屬于減水劑技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 混凝土減水劑是指在保持混凝土拌合物和易性一定的條件下，具有減水和增強(qiáng)作 用的外加劑，又稱(chēng)為"塑化劑"，高效減水劑又稱(chēng)為"超塑化劑"。減水劑多屬于表面活性劑， 它的分子結(jié)構(gòu)是由親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)組成；當(dāng)水泥加水拌合形成水泥漿的過(guò)程中，水泥 顆粒把一部分水包裹在顆粒之間而形成絮凝狀結(jié)構(gòu)，水的作用不能充分發(fā)揮；摻入減水劑 后，表面活性劑在水泥顆粒表面作定向排列使水泥顆粒表面帶有同種電荷，這種排斥力遠(yuǎn) 遠(yuǎn)大于水泥顆粒之間的分子引力，使水泥顆粒分散，絮凝狀結(jié)構(gòu)中的水分釋放出來(lái)，混凝土 拌合用水的作用得到充分的發(fā)揮，拌合物的流動(dòng)性明顯提高；表面活性劑的極性基與水分 子產(chǎn)生締合作用，使水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，阻止了水泥顆粒之間直接接觸，起 到潤(rùn)滑作用，改善了拌合物的流動(dòng)性。 功能聚羧酸系減水劑發(fā)展較為迅速，通過(guò)改變聚羧酸分子中的主鏈、枝鏈和羧基的化 學(xué)結(jié)構(gòu)，聚羧酸系高效減水劑已具有保坍、控制凝結(jié)、減縮等多種功能。對(duì)聚羧酸系高效減 水劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)改變的研究包括電荷密度分化、枝鏈長(zhǎng)度、主鏈長(zhǎng)度、主鏈聚合度和官能 團(tuán)的組成等。近幾年正在研究的多功能聚羧酸系減水劑有保坍型聚羧酸減水劑、低粘度聚 羧酸減水劑、抗硫酸鹽干擾的聚羧酸減水劑、用于快硬水泥的聚羧酸減水劑、減縮型聚羧酸 減水劑等。美國(guó)專(zhuān)利US20050124737A1報(bào)道了一種多功能混凝土外加劑，主要組分有馬來(lái) 酸酐、烯丙基醚單體、聚亞烷基二醇單烷基醚以及有機(jī)磷等。加入該外加劑使得混凝土具 有優(yōu)異的流動(dòng)性、良好的早期強(qiáng)度、較低的減縮率、良好的抗凍融性以及較低的碳化速度。 CN102153711B公開(kāi)一種緩凝型聚羧酸減水劑的制備方法。其內(nèi)容是將烯丙基磺酸鹽類(lèi)單 體、丙烯酸類(lèi)單體、甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯大單體和馬來(lái)酸酐接枝β-環(huán)糊精大單 體通過(guò)自由基共聚反應(yīng)得到一種緩凝型聚羧酸減水劑。本發(fā)明方法的創(chuàng)新之處在于在聚羧 酸主鏈上引入β-環(huán)糊精側(cè)鏈，使所得的聚羧酸鹽減水劑具有較好的緩凝性能、微引氣性 能及更好的流動(dòng)性能。CN101580353B涉及一種超支化型聚羧酸鹽高效減水劑及其制備方 法，所述的減水劑由丙烯酸叔丁酯和甲基丙烯酸叔丁酯中的一種與甲基丙烯磺酸鈉、烯丙 基聚氧乙烯醚聚合成共聚物主鏈，再由丙烯酸和甲基丙烯酸中的一種與乙二胺縮聚成超支 化聚酰胺結(jié)構(gòu)接枝到主鏈兩端而成。但是上述的聚羧酸系減水劑仍然存在著保坍效果不高 的問(wèn)題。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是：提供一種保坍效果好的改性羧酸系元醇減水劑。
[0007] 技術(shù)方案： 一種改性聚醚多元醇減水劑的制備方法，包括如下步驟： 第1步、按重量份計(jì)，將丙烯酰胺5~8份、木質(zhì)素磺酸鈉15~30份、馬來(lái)酸酐20~40 份、甲基丙烯酸3~5份、衣康酸二丁酯3~6份、馬來(lái)酸二丁酯3~5份、硅烷偶聯(lián)劑4~ 6份、催化劑2~4份，加入帶有水浴的反應(yīng)容器中；再向反應(yīng)容器中加入去離子水70~80 份，然后向反應(yīng)容器中通惰性氣體除氧并進(jìn)行攪拌反應(yīng)； 第2步、向第1步得到的混合物中加入異戊烯聚氧乙烯基醚30~50份、順丁烯二酸酐 3~5份、甲基丙稀酸環(huán)己酯4~6份，丙稀酸5~10份、馬來(lái)酸酐10~15份、甲基丙稀 磺酸鈉8~15份和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯5~10份、偶氮類(lèi)引發(fā)劑5~10份，然后繼 續(xù)通惰性氣體，在攪拌下開(kāi)始反應(yīng)，結(jié)束后停止攪拌并且停止通惰性氣體；反應(yīng)結(jié)束后保溫 4~6小時(shí)； 第3步、用堿性溶液調(diào)節(jié)pH值為6~8,出料即得所需產(chǎn)物。
[0008] 所述的第1步中，催化劑優(yōu)選為濃硫酸或?qū)妆交撬帷?br>[0009] 所述的第1步中，硅烷偶聯(lián)劑是KH-550、KH-560或者KH-570。
[0010] 所述的第1步中，反應(yīng)溫度是80~90°C;反應(yīng)時(shí)間為2~7h。
[0011] 所述的第2步中，所述偶氮類(lèi)引發(fā)劑選自偶氮二異丁酸二甲酯、偶氮二異丁脒鹽 酸鹽、偶氮二甲酰胺、偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽、偶氮異丁氰基甲酰胺、偶氮二環(huán)己基甲 腈、偶氮二氰基戊酸、偶氮二異丙基咪唑啉、偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈和偶氮二異庚腈 中的一種或多種。
[0012] 所述的第2步中，反應(yīng)溫度60~70°C，反應(yīng)時(shí)間4~8小時(shí)。
[0013] 所述的第3步中，堿性溶液是指氫氧化鈉水溶液，質(zhì)量百分比濃度為10%~60%。
[0014] 所述惰性氣體選自氮?dú)?、氦氣?br>[0015] 有益效果 本發(fā)明通過(guò)對(duì)聚合單體的合理選擇，使聚羧酸主分子被修飾，主鏈由馬來(lái)酸酐、異戊 烯聚氧乙烯基醚、丙烯酸構(gòu)成，側(cè)鏈由甲基丙烯磺酸基、衣康酸二丁酯、甲基丙烯酸二甲氨 基乙酯構(gòu)成。當(dāng)聚合物分子吸附在水泥顆粒上時(shí)，親水性的甲基丙烯磺酸基在液相中產(chǎn)生 空間位阻效應(yīng)而保持流動(dòng)性。聚合物分子量中引入了衣康酸二丁酯，這種交聯(lián)結(jié)構(gòu)會(huì)在 水-水泥體系的堿性條件下對(duì)水泥顆?？梢赃M(jìn)行較好的包裹，提高分散性。
[0016]
【具體實(shí)施方式】
[0017] 實(shí)施例1 減水劑的制備方法： 第1步、按重量份計(jì)，將丙烯酰胺5份、木質(zhì)素磺酸鈉15份、馬來(lái)酸酐20份、甲基丙烯酸 3份、衣康酸二丁酯3份、馬來(lái)酸二丁酯3份、KH-550硅烷偶聯(lián)劑4份、催化劑濃硫酸2份， 加入帶有水浴的反應(yīng)容器中；再向反應(yīng)容器中加入去離子水70份，然后向反應(yīng)容器中通氮 氣除氧并進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)溫度是80°C;反應(yīng)時(shí)間為2h; 第2步、按重量份計(jì)，向第1步得到的混合物中加入異戊烯聚氧乙烯基醚30份、順丁烯 二酸酐3份、甲基丙烯酸環(huán)己酯4份，丙烯酸5份、馬來(lái)酸酐10份、甲基丙烯磺酸鈉8份和 甲基丙烯酸二甲氨基乙酯5份、偶氮二異丁酸二甲酯引發(fā)劑5份，然后繼續(xù)通氮?dú)猓跀嚢?下開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)溫度60°C，反應(yīng)時(shí)間4小時(shí)，結(jié)束后停止攪拌并且停止通氮?dú)?；反?yīng)結(jié)束 后保溫4小時(shí)， 第3步、用10wt%氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值為6,出料即得所需產(chǎn)物。
[0018] 實(shí)施例2 第1步、按重量份計(jì)，將丙烯酰胺8份、木質(zhì)素磺酸鈉30份、馬來(lái)酸酐40份、甲基丙烯酸 5份、衣康酸二丁酯6份、馬來(lái)酸二丁酯5份、KH-550硅烷偶聯(lián)劑6份、催化劑濃硫酸4份， 加入帶有水浴的反應(yīng)容器中；再向反應(yīng)容器中加入去離子水80份，然后向反應(yīng)容器中通氮 氣除氧并進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)溫度是90°C;反應(yīng)時(shí)間為7h; 第2步、按重量份計(jì)，向第1步得到的混合物中加入異戊烯聚氧乙烯基醚50份、順丁烯 二酸酐5份、甲基丙烯酸環(huán)己酯6份，丙烯酸10份、馬來(lái)酸酐15份、甲基丙烯磺酸鈉15份 和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯10份、偶氮二異丁酸二甲酯引發(fā)劑10份，然后繼續(xù)通氮?dú)猓?攪拌下開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)溫度70°C，反應(yīng)時(shí)間8小時(shí)，結(jié)束后停止攪拌并且停止通氮?dú)?；反?yīng) 結(jié)束后保溫6小時(shí)， 第3步、用10wt%氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值為8,出料即得所需產(chǎn)物。
[0019] 實(shí)施例3 第1步、按重量份計(jì)，將丙烯酰胺6份、木質(zhì)素磺酸鈉20份、馬來(lái)酸酐30份、甲基丙烯酸 4份、衣康酸二丁酯5份、馬來(lái)酸二丁酯4份、KH-550硅烷偶聯(lián)劑5份、催化劑濃硫酸3份， 加入帶有水浴的反應(yīng)容器中；再向反應(yīng)容器中加入去離子水75份，然后向反應(yīng)容器中通氮 氣除氧并進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)溫度是85°C;反應(yīng)時(shí)間為5h; 第2步、按重量份計(jì)，向第1步得到的混合物中加入異戊烯聚氧乙烯基醚40份、順丁烯 二酸酐4份、甲基