高保坍聚羧酸减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了保坍聚羧酸减水剂及其制备方法，所述高保坍聚羧酸减水剂的单体包括：不饱和羧酸单体、聚醚大单体、丙烯酸羟乙酯、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和聚乙二醇双丙烯酸酯，其中，所述不饱和羧酸单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸；所述聚醚大单体的结构式如式I所示，式I中，R

【技术实现步骤摘要】
高保坍聚羧酸减水剂及其制备方法
本专利技术属于砂浆和混凝土用外加剂
，具体涉及高保坍聚羧酸减水剂及其制备方法。
技术介绍
羧酸减水剂通常由富含羧酸基团的主链和聚氧乙烯基醚侧链组成，主链上的羧酸基可以定向吸附在带正电的水泥或水泥水化物的表面，而聚醚侧链在溶液中伸展形成水膜层，可以提供空间排斥力，进而防止水泥团聚。聚羧酸减水剂具有用量低、分散性高以及分子结构可调等优点，广泛用于混凝土行业，是目前混凝土用外加剂市场的重要产品，并且每年的需求量逐步增加。然而，随着应用范围越来越广，出现了诸多的问题。特别地，由于搅拌基地距离较远，如何控制高温、长距离运输下混凝土的坍落度损失较快成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供高保坍聚羧酸减水剂及其制备方法，本专利技术的高保坍聚羧酸减水剂减水率高，并具有提高的保坍性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一方面，本专利技术提供了高保坍聚羧酸减水剂，其中，所述高保坍聚羧酸减水剂的单体包括：不饱和羧酸单体、聚醚大单体、丙烯酸羟乙酯、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和聚乙二醇双丙烯酸酯，其中，所述不饱和羧酸单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸；所述聚醚大单体的结构式如式I所示：式I中，R1、R2、R3和R4各自独立地为H或CH3，b为20～120；其中，所述聚醚大单体、不饱和羧酸单体、丙烯酸羟乙酯，羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和聚乙二醇双丙烯酸酯的质量比为100：5～12.5：10～25：1～5：0.2-1.5。优选地，所述聚醚大单体、不饱和羧酸单体、丙烯酸羟乙酯，羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和聚乙二醇双丙烯酸酯的质量比为100：6～10：20～25：1～3：0.5-1。本申请专利技术人发现，在单体中引入丙烯酸羟乙酯和羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯的组合，制得的聚羧酸减水剂具有提高的保坍性能。此外，加入少量的聚乙二醇双丙烯酸酯作为交联剂，会使减水剂的分子量增大，减缓其在水中的溶解速率，但又不至到无法溶解的程度，起到一定的缓释作用，进一步改善混凝土坍落度的持续性。根据本专利技术提供的高保坍聚羧酸减水剂，其中，所述聚羧酸减水剂的重均分子量为50000～100000g/mol，优选为60000～80000g/mol。根据本专利技术提供的高保坍聚羧酸减水剂，其中，适用于本专利技术的聚醚大单体的具体实例包括但不限于：烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚和异戊烯醇聚氧乙烯醚。在一些实施方案中，所述聚醚大单体为异戊烯醇聚氧乙烯醚。根据本专利技术提供的高保坍聚羧酸减水剂，其中，式I所示的聚醚大单体中，b为20～120。在一些优选实施方案中，式I所示的聚醚大单体中，b为40～100，以及在一些优选实施方案中为40～70。聚醚大单体的分子量过小时，无法提供足够的空间位阻效应，相反，分子量过大时，聚醚单体活性低。在一些具体实施方案中，适合用于本专利技术的聚醚大单体的实例包括但不限于：烯丙基聚氧乙烯醚2000、烯丙基聚氧乙烯醚3000、异戊烯醇聚氧乙烯醚2000、异戊烯醇聚氧乙烯醚2400和异戊烯醇聚氧乙烯醚2800。根据本专利技术提供的高保坍聚羧酸减水剂，其中，所述高保坍聚羧酸减水剂的单体还包括乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯，所述乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯与所述聚醚大单体的质量比为100:8～12。另一方面，本专利技术还提供了高保坍聚羧酸减水剂的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：(1)将聚醚大单体和水加入反应容器中，搅拌混合，得到反应液；(2)在60～90℃下和在引发剂存在下，将不饱和羧酸单体、丙烯酸羟乙酯、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、聚乙二醇双丙烯酸酯，可选地，还可以加入乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯，滴加到步骤(1)中得到的反应液中，滴加完毕后继续反应，得到高保坍聚羧酸减水剂。本专利技术中，由于所述聚醚大单体的分子量相对于其他单体较高，双键含量低，聚合活性相对较低，将聚醚大单体在聚合前一次性加入到反应容器中，充分搅拌混合，有利于物料均匀分散，并且还有利于在聚合过程中的转化率的提高。根据本专利技术提供的制备方法，其中，所述步骤(1)中水的用量可以根据聚合浓度进行调整。在一些实施方案中，所述步骤(1)中水的用量为单体总质量的3～9倍，以及在一些实施方案中为4～6倍。根据本专利技术提供的制备方法，其中，所述步骤(2)中所述引发剂的用量为以单体总质量计0.1～1％。在一些实施方案中，所述步骤(2)中所述引发剂的用量为以单体总质量计0.2～0.5％。根据本专利技术提供的制备方法，其中，适合用于本专利技术的引发剂的实例包括但不限于：过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾。根据本专利技术提供的制备方法，其中，所述步骤(2)中不饱和羧酸单体、丙烯酸羟乙酯、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和供选择的乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯可以分别滴加，可以混合后一起滴加。在一些实施方案中，所述步骤(2)中，将不饱和羧酸单体、丙烯酸羟乙酯、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和供选择的乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯混合，然后滴加到反应液中。根据本专利技术提供的制备方法，其中，所述步骤(2)中所述引发剂可以加入到不饱和羧酸单体、丙烯酸羟乙酯、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和供选择的乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯混合的混合液中。当然，也可以将引发剂配制成引发剂水溶液，以溶液形式单独滴加到步骤(1)中得到的反应液中。根据本专利技术提供的制备方法，其中，所述步骤(2)中不饱和羧酸单体、丙烯酸羟乙酯、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯，聚乙二醇双丙烯酸酯和供选择的乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯的加入时间各自独立地为2～3小时，滴加完毕后继续反应1～5小时。当所述步骤(2)中所述引发剂以水溶液形式滴加时，其加入时间可以与不饱和羧酸单体的加入时间相同，也可以延长15～30分钟。根据本专利技术提供的制备方法，其中，所述步骤(2)是在惰性气氛下进行的。所述惰性气氛氮气、氦气和氩气中的至少一种。本专利技术的高保坍聚羧酸减水剂可以单独使用，也可以与诸如木质磺酸盐减水剂、萘系磺酸盐减水剂、增强型聚羧酸减水剂等市售的其它减水剂混合使用。当然，本专利技术的高保坍聚羧酸减水剂还也可以根据具体工程需求，与诸如消泡剂、缓凝剂、引气剂或增稠剂等助剂同时使用。本专利技术具有以下优点：本专利技术的高保坍聚羧酸减水剂的减水率高，具有提高的水泥净浆流动度和保坍性能。同时，本专利技术的高保坍聚羧酸减水剂制备工艺简便，生产成本低，利于推广应用。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。聚羧酸减水剂重均分子量采用配备有TSK-GELSW(东曹生物科技有限公司)色谱柱的miniD本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高保坍聚羧酸减水剂，其中，所述高保坍聚羧酸减水剂的单体包括：不饱和羧酸单体、聚醚大单体、丙烯酸羟乙酯，羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和聚乙二醇双丙烯酸酯，其中，/n所述不饱和羧酸单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸；/n所述聚醚大单体的结构式如式I所示：/n

【技术特征摘要】
1.高保坍聚羧酸减水剂，其中，所述高保坍聚羧酸减水剂的单体包括：不饱和羧酸单体、聚醚大单体、丙烯酸羟乙酯，羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和聚乙二醇双丙烯酸酯，其中，
所述不饱和羧酸单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸；
所述聚醚大单体的结构式如式I所示：



式I中，R1、R2、R3和R4各自独立地为H或CH3，b为20～120；
其中，所述聚醚大单体、不饱和羧酸单体、丙烯酸羟乙酯，羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和聚乙二醇双丙烯酸酯的质量比为100：5～12.5：10～25：1～5：0.2-1.5。


2.根据权利要求1所述的高保坍聚羧酸减水剂，其中，所述聚羧酸减水剂的重均分子量为50000～100000g/mol，优选为60000～80000g/mol。


3.根据权利要求1所述的高保坍聚羧酸减水剂，其中，所述聚醚大单体、不饱和羧酸单体、丙烯酸羟乙酯，羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和聚乙二醇双丙烯酸酯的质量比为100：6～10：20～25：1～3：0.5-1。


4.根据权利要求1所述的高保坍聚羧酸减水剂，其中，所述聚乙二醇双丙烯酸酯的聚乙二醇重复单元数为4-10之间的整数。


5.根据权利要求1所述的高保坍聚羧酸减水剂，所述聚醚大单体为选自烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚和异戊烯醇聚氧乙烯醚中的一种或多种，优选为异戊烯醇聚氧乙烯醚。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊杰，
申请(专利权)人：山东同盛建材有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37