粉末状聚羧酸系高性能减水剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种粉末状聚羧酸系高性能减水剂及其制备方法，制备方法包括步骤：(1)马来酸甘油酯的制备：向反应釜中加入计量的马来酸酐、甘油及催化剂，分出水层并降温；(2)熔融态聚羧酸系高性能减水剂的制备：反应釜中加入计量的聚醚单体，搅拌熔解，再加入不饱和磺酸盐及油溶性引发剂搅拌溶解；接着将水溶性引发剂、链转移剂及丙烯酸或甲基丙烯酸配成混合溶液加入；(3)粉末状聚羧酸系高性能减水剂的制备：熔融产物送至冷冻粉碎机，在‑20～‑40℃下进行低温粉碎，制得粉末状聚羧酸系高性能减水剂。本发明专利技术可根据实际需要配制任意浓度溶液，具有良好的减水分散效果，且无需加热干燥或分离溶剂等后处理工序，运输成本更低。

Preparation method of powdered polycarboxylic acid high-performance water reducing agent

The invention discloses a powdered polycarboxylic high performance water reducing agent and preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: (1) maleic acid glycerol ester preparation: maleic anhydride, glycerin and catalyst metering to the reactor, separation and water cooling; (2) the melting state of polycarboxylate high performance water reducer prepared by adding measurement of polyether reactor melting monomer, stirring, adding unsaturated sulfonate and oil soluble initiator stirring to dissolve; then the water soluble initiator, chain transfer agent and acrylic acid or methacrylic acid mixed solution adding powdered poly (3); polycarboxylate superplasticizer preparation: melting products sent to the frozen mill, in 20 ~ 40 DEG C under low temperature, to obtain the powder of polycarboxylate superplasticizer. The invention can prepare any concentration solution according to the actual need, and has good water reducing and dispersing effect, and no heating, drying or separating solvent, etc., and the transportation cost is lower.

【技术实现步骤摘要】
粉末状聚羧酸系高性能减水剂的制备方法
本专利技术属于混凝土减水剂领域，具体涉及一种粉末状聚羧酸系高性能减水剂及其制备方法。
技术介绍
随着我国核电、水利、桥梁、隧道等大型基础设施的兴起，尤其是国家铁路客运专线网工程的大规模实施，对聚羧酸系减水剂的市场需求持续增长。与传统的高效减水剂相比，聚羧酸系减水剂以其高减水率、低坍落度损失、低碱含量等优良性能已成为混凝土高性能化的关键材料。目前市场上的聚羧酸系减水剂多为10～50％的液体产品，由于其优越的性能，越来越多被用于各种重点工程中。但经常由于工程施工地点较远、施工现场场地有限，导致存储、运输成本不断的增加，所以发展高浓度或粉末状聚羧酸产品是降低运输成本和推广聚羧酸系减水剂广泛使用的重要条件。干粉砂浆的广泛推广应用，也对固体聚羧酸系减水剂的生产应用提出了迫切需求。目前市场上的粉体聚羧酸系减水剂多为通过喷雾干燥方法得到，但是将其稀释成液体，与同浓度的液体聚羧酸系减水剂相比性能有所下降，这主要是聚羧酸系减水剂受热后发生部分交联引起。如果想得到性能优异的聚羧酸系减水剂粉体产品，只能采用低温的方式，不破坏聚羧酸系减水剂结构的条件下操作。因此，研究开发粉末状聚羧酸系高性能减水剂，无疑对于加快聚羧酸系减水剂行业的发展、推广聚羧酸系减水剂应用具有极其重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种粉末状聚羧酸系高性能减水剂及其制备方法，制备过程安全环保，制得的减水剂减水性能好。一种粉末状聚羧酸系高性能减水剂，原料的重量份数是：所述甘油与马来酸酐的摩尔比为(2.2～2.8)∶1.0。所述催化剂为对甲苯磺酸或氨基磺酸，用量为甘油重量份数的1.5～3％。所述聚醚单体为分子量1000～5000的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种。所述不饱和磺酸盐包括烯丙基磺酸盐、甲基烯丙基磺酸盐、苯乙烯磺酸盐等中的一种或几种的混合物。所述油溶性引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮中的一种，所述水溶性引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠及过硫酸钾中的一种。所述的链转移剂为疏水性链转移剂，包括丁硫醇、辛硫醇、癸硫醇、月桂基硫醇、十六烷基硫醇、十八烷基硫醇、2-巯基丙酸辛酯、3-巯基丙酸辛酯、硫代羟乙酸辛酯、巯基乙酸-2-乙基己酯，可以单独使用或者组合使用两种或以上。本专利技术还涉及一种粉末状聚羧酸系高性能减水剂的制备方法，包括以下步骤：(1)马来酸甘油酯的制备：向装有温度计、搅拌浆、恒流泵、冷凝器及分水器的反应釜中，加入计量的马来酸酐、甘油及催化剂，在搅拌下升温至110～150℃，搅拌回流3～6h，用分水器分出水层并降温至60～70℃；(2)熔融态聚羧酸系高性能减水剂的制备：反应釜中加入计量的聚醚单体，搅拌熔解，再加入不饱和磺酸盐及油溶性引发剂搅拌溶解；接着将水溶性引发剂、链转移剂及丙烯酸或甲基丙烯酸配成混合溶液，并在2～4h内用恒流泵滴完；滴完后继续保温2～4h，加入计量的粉碱搅拌均匀；(3)粉末状聚羧酸系高性能减水剂的制备：熔融产物通过保温管道送至冷冻粉碎机，在-20～-40℃下进行低温粉碎，即制得细度为100～200目的粉末状聚羧酸系高性能减水剂。所述引发剂加入方式为油溶性引发剂作为底料一次性投入反应釜中，水溶性引发剂溶于不饱和羧酸缓慢滴加到反应釜中。本专利技术方法与现有技术相比具有以下有益效果：(1)采用本专利技术制备的低引气型粉末状聚羧酸系减水剂，可以避免喷雾干燥处理导致的化学副反应或挂壁灼烧等问题，丰富制备粉末状聚羧酸系减水剂的方法。(2)制备过程安全环保、无溶剂毒害、清洁无污染，所用反应原料简单常见，合成过程无需氮气保护，大大降低了生产成本。(3)合成工艺简单高效、安全环保无污染、生产成本及能耗低、运输方便等优点，有利于工业化推广应用，具有良好的经济效益和社会效益。(4)制备所得减水剂具有优异的减水分散效果，在较低掺量下仍能表现出较好的流动性和保持能力，并且对不同品种的水泥表现出很强的适应性。此外，减水剂产品状态稳定，低温下存放不结晶，且低温储存后性能不受影响。具体实施方式以下用具体实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。实施例1：(1)马来酸甘油酯的制备：向装有温度计、搅拌浆、恒流泵、冷凝器及分水器的反应釜中加入167.6kg马来酸酐，搅拌下升温至70℃，至底料完全熔融，再加入346.0kg甘油及5.2kg对甲苯磺酸，在搅拌下升温至140～150℃，搅拌回流3～3.5h，用分水器分出水层并降温至60～70℃；(2)熔融态聚羧酸系高性能减水剂的制备：加入3775kg异戊烯醇聚氧乙烯醚(分子量2400)及124.2kg甲基丙烯磺酸钠，搅拌熔解，再加入34.0kg过氧化苯甲酰搅拌溶解；接着将14.6kg过硫酸钠、19.5kg3-巯基丙酸辛酯及452.8kg丙烯酸配成混合溶液，并在3.5～4h内用恒流泵滴完；滴完后继续保温2～2.5h，加入61.1kg粉碱搅拌均匀；(3)粉末状聚羧酸系高性能减水剂的制备：熔融产物通过保温管道送至冷冻粉碎机低温粉碎，即制得白色粉末状聚羧酸系高性能减水剂。实施例2：(1)马来酸甘油酯的制备：向装有温度计、搅拌浆、恒流泵、冷凝器及分水器的反应釜中加入384.2kg马来酸酐，搅拌下升温至70℃，至底料完全熔融，再加入865.7kg甘油及13.0kg对甲苯磺酸，在搅拌下升温至110～120℃，搅拌回流5～5.5h，用分水器分出水层并降温至60～70℃；(2)熔融态聚羧酸系高性能减水剂的制备：加入2805kg甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(分子量1200)及168.4kg烯丙基磺酸钠，搅拌熔解，再加入33.9kg偶氮二异丁腈搅拌溶解；接着将14.5kg过硫酸铵、24.1kg2-巯基丙酸辛酯及605.7kg丙烯酸配成混合溶液，并在3.5～4h内用恒流泵滴完；滴完后继续保温2～2.5h，加入85.5kg粉碱搅拌均匀；(3)粉末状聚羧酸系高性能减水剂的制备：熔融产物通过保温管道送至冷冻粉碎机低温粉碎，即制得白色粉末状聚羧酸系高性能减水剂。实施例3：(1)马来酸甘油酯的制备：向装有温度计、搅拌浆、恒流泵、冷凝器及分水器的反应釜中加入324.2kg马来酸酐，搅拌下升温至70℃，至底料完全熔融，再加入730.3kg甘油及14.6kg氨基磺酸，在搅拌下升温至110～120℃，搅拌回流5～5.5h，用分水器分出水层并降温至60～70℃；(2)熔融态聚羧酸系高性能减水剂的制备：加入2850kg异戊烯醇聚氧乙烯醚(分子量1200)及187.7kg甲基丙烯磺酸钠，搅拌熔解，再加入33.7kg偶氮二异丁酸二甲酯搅拌溶解；接着将14.5kg过硫酸钾、29.0kg硫代羟乙酸辛酯及715.1kg甲基丙烯酸配成混合溶液，并在3.5～4h内用恒流泵滴完；滴完后继续保温2～2.5h，加入100.9kg粉碱搅拌均匀；(3)粉末状聚羧酸系高性能减水剂的制备：熔融产物通过保温管道送至冷冻粉碎机低温粉碎，即制得白色粉末状聚羧酸系高性能减水剂。实施例4：(1)马来酸甘油酯的制备：向装有温度计、搅拌浆、恒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末状聚羧酸系高性能减水剂，其特征在于，原料的重量份数是：

【技术特征摘要】
1.一种粉末状聚羧酸系高性能减水剂，其特征在于，原料的重量份数是：2.根据权利要求1所述的粉末状聚羧酸系高性能减水剂，其特征在于：所述甘油与所述马来酸酐的摩尔比为(2.2～2.8)∶1.0。3.根据权利要求1所述的粉末状聚羧酸系高性能减水剂，其特征在于：所述催化剂为对甲苯磺酸或氨基磺酸，用量为所述甘油重量份数的1.5％～3％。4.根据权利要求1所述的粉末状聚羧酸系高性能减水剂，其特征在于：所述聚醚单体为分子量1000～5000的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种。5.根据权利要求1所述的粉末状聚羧酸系高性能减水剂，其特征在于：所述不饱和磺酸盐包括烯丙基磺酸盐、甲基烯丙基磺酸盐、苯乙烯磺酸盐中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的粉末状聚羧酸系高性能减水剂，其特征在于：所述油溶性引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮中的一种，所述水溶性引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠及过硫酸钾中的一种。7.根据权利要求1所述的粉末状聚羧酸系高性能减水剂，其特征在于：所述链转移剂为疏水性链转移剂，包括丁硫醇、辛...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国新，祝烨然，杜志芹，唐修生，温金保，侯昊华，姚康康，张玉伦，付丹华，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32