一种强保坍减水助剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种强保坍减水助剂及其制备方法和应用，其具有如式1所示的结构：本发明专利技术减水助剂，以虾青素起始，在碱土金属催化剂条件下先与少量PO聚合再与大量EO聚合，产品高适应性，对于不同的减水剂母液合成温度均具有良好的适应性，产品具有强保坍性，少量添加进普通减水剂即可显著提升市售减水剂保坍性2倍及以上，同时由于催化剂的特殊结构使得产品泡沫低，避免了母液合成过程中起泡，主要用作混凝土、建筑领域。建筑领域。

【技术实现步骤摘要】
一种强保坍减水助剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于减水剂
，涉及一种强保坍减水助剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在建筑、混凝土领域，混凝土搅拌后需要在一定时间内保持流动性，保持坍塌。但是混凝土里不可加大量的水，因为水分蒸发至混凝土凝固需要大量时间，而且水分太多固含量变少，混凝土强度变差。因此减水剂的使用对减水剂行业尤为重要。
[0003]随着经济社会的发展，国内聚羧酸减水剂合成用聚醚大单体已从最初的MPEG(聚乙二醇单甲醚)发展到现在的APEG(烯丙基聚氧乙烯醚)、TPEG(异戊烯基聚氧乙烯醚)和HPEG(甲基烯丙基聚氧乙烯醚)，其中TPEG和HPEG大单体已占据国内最大的市场比例。
[0004]根据王业翔、王文娟在2018年《化工管理》发表论文《聚羧酸减水剂聚醚大单体工艺技术简析》所述：
[0005]MPEG合成减水剂，一般包含聚合、酯化2个环节，且由于MPEG不能完全酯化，残留在产品中的MPEG会极大的影响减水剂的应用性能，造成产品质量不稳定。
[0006]APEG合成减水剂，只需将其与起始剂单体溶液聚合便可制备。但APEG聚合活性较差，与MPEG单体类似残留量较大，得到的减水剂性能不稳定，目前产量逐年降低。
[0007]TPEG和HPEG合成减水剂，已成为国内市场上的主流品种，其聚合活性好，同时具有很好的减水率，但是其保坍性能有待提高。
[0008]据山西大学刘冠杰博士《乙烯醚类大单体EPEG合成聚羧酸减水剂条件与性能研究》、《聚羧酸减水剂聚醚大单体的应用研究进展》所述，目前市面上的减水剂产品合成母液时还普遍存在
①
需要比较苛刻的温度控制，温度波动对产品性能影响较大。APEG与MPEG母液合成温度为60℃～70℃，TPEG与HPEG通常在需要40℃～50℃，近两年的新型减水剂EPEG则需要降温至5℃～15℃才可进行母液合成。
②
合成母液时起泡较多，需要额外添加消泡剂。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种减水助剂及其制备方法，以虾青素为起始剂与PO、EO聚合制得一种减水助剂，该助剂对温度要求不高，具有高适应性，对于不同的减水剂母液合成温度均具有良好的适应性，产品具有强保坍性，少量添加即可显著提升市售普通减水剂保坍性2倍及以上，并且产品泡沫低，避免了母液合成过程中起泡，不需要额外添加消泡剂。
[0010]本专利技术上述减水助剂可广泛应用于建筑、混凝土领域。
[0011]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0012]本专利技术提供一种减水助剂，其具有如式1所示的结构：
[0013][0014]式中，m取值各自独立地为1
‑
5，优选1
‑
3；n取值各自独立地为40
‑
140，优选50
‑
80。
[0015]本专利技术还提供一种上述式1所示减水助剂的制备方法，所述方法是在氮气环境中，以虾青素为起始剂，添加碱土金属催化剂，首先与环氧丙烷进行反应，然后与环氧乙烷进行反应，制得式1所示减水助剂。
[0016]本专利技术中，所述碱土金属催化剂结构为：其中R表示C6～C16的烷基，优选为正己基、异辛基、异癸基、异构十一烷基、异构十三烷基、十六烷基，更优选为正己基、异癸基、异构十三烷基；M表示碱土金属元素，优选为钙、镁、钡，更优选为钙、镁；p取值为1
‑
30，优选为2
‑
10。
[0017]在一些示例中，本专利技术所述碱土金属催化剂采用的制备方法为：氮气环境中，在碱性催化剂条件下，C6
‑
C16的醇与环氧丙烷进行反应，之后再添加氯乙酸进行反应，制得所述碱土金属催化剂；
[0018]其中，所述碱性催化剂选自氢氧化钙、氢氧化钡和氢氧化镁中的一种或多种；
[0019]所述C6
‑
C16的醇优选为正己醇、异辛醇、异癸醇、异构十一烷醇、异构十三烷醇、十六烷醇，更优选为正己醇、异癸醇、异构十三烷醇；
[0020]其中，所述C6
‑
C16的醇与碱性催化剂的质量比为1:0.24
‑
1.99，优选为1：0.29
‑
1.56；
[0021]所述C6
‑
C16的醇与环氧丙烷的质量比为1:0.2
‑
17.1，优选为1：1.2
‑
10.0；
[0022]所述C6
‑
C16的醇与氯乙酸的质量比为1：0.7
‑
1.85，优选为1：0.8
‑
1.5；
[0023]其中，所述C6
‑
C16的醇与环氧丙烷反应的温度为80
‑
130℃，优选100
‑
130℃，压力为0.1
‑
0.6MPaG，优选0.1
‑
0.3MpaG，时间为0.5
‑
2h，优选1
‑
2h；
[0024]优选地，所述环氧丙烷采用连续进料方式，进料过程控制压力为0.1
‑
0.6MPaG，优选0.1
‑
0.3MpaG，进料时间为0.5
‑
5h，优选0.5
‑
3h，进料时间不包含在上述反应时间内；
[0025]之后继续与氯乙酸反应的温度为50
‑
100℃，优选60
‑
80℃，压力为0
‑
0.1MPaG，优选0
‑
0.05MpaG，时间为1
‑
3h，优选1
‑
2h。
[0026]本专利技术中，所述碱土金属催化剂的用量为虾青素质量的0.35
‑
11.3％，优选0.5
‑
10％。
[0027]本专利技术中，所述虾青素，其含水量需低于200ppm，优选低于100ppm。
[0028]本专利技术中，所述虾青素与环氧丙烷的质量比为1:0.19
‑
0.98,优选1:0.19
‑
0.59；
[0029]所述虾青素与环氧乙烷的质量比为1:5.8
‑
20.7,优选1:7.3
‑
11.8。
[0030]本专利技术中，与环氧丙烷所述反应，温度为120
‑
180℃，优选130
‑
160℃，时间为1
‑
3h，优选1
‑
2h；
[0031]与环氧乙烷所述反应，温度为80
‑
180℃，优选100
‑
120℃，时间为0.5
‑
3h，优选1
‑
2h；
[0032]优选地，所述反应(PO及EO段)过程采用釜式反应器；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减水助剂，其具有如式1所示的结构：式中，m取值各自独立地为1
‑
5，优选1
‑
3；n取值各自独立地为40
‑
140，优选50
‑
80。2.一种权利要求1所述减水助剂的制备方法，其特征在于，所述方法是在氮气环境中，以虾青素为起始剂，添加碱土金属催化剂，首先与环氧丙烷进行反应，然后与环氧乙烷进行反应，制得式1所示减水助剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱土金属催化剂结构为：其中R表示C6～C16的烷基，优选为正己基、异辛基、异癸基、异构十一烷基、异构十三烷基、十六烷基，更优选为正己基、异癸基、异构十三烷基；M表示碱土金属元素，优选为钙、镁、钡，更优选为钙、镁；p取值为1
‑
30，优选为2
‑
10；所述碱土金属催化剂的用量为虾青素质量的0.35
‑
11.3％，优选0.5
‑
10％。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述碱土金属催化剂采用的制备方法为：氮气环境中，在碱性催化剂条件下，C6
‑
C16的醇与环氧丙烷进行反应，之后再添加氯乙酸进行反应，制得所述碱土金属催化剂。5.根据权利要求2
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碱性催化剂选自氢氧化钙、氢氧化钡和氢氧化镁中的一种或多种；所述C6
‑
C16的醇优选为正己醇、异辛醇、异癸醇、异构十一烷醇、异构十三烷醇、十六烷醇，更优选为正己醇、异癸醇、异构十三烷醇；所述C6
‑
C16的醇与碱性催化剂的质量比为1:0.24
‑
1.99，优选为1：0.29
‑
1.56；所述C6
‑
C16的醇与环氧丙烷的质量比为1:0.2
‑
17.1，优选为1：1.2
‑
10；所述C6
‑
C16的醇与氯乙酸的质量比为1：0.7
‑
1.85，优选为1：0.8
‑
1.5；所述C6
‑
C16的醇与环氧丙烷反应的温度为80
‑
130℃，优选100
‑
130℃，压力为0.1
‑
0.6MPaG，优选0.1
‑
0.3MpaG，时间为0.5
‑
2h，优选1
‑
2h；优选地，所述环氧丙烷采用连续进料方式，进料过程控制压力为0.1
‑
0.6MPaG，优选0.1
‑
0.3MpaG，进料时间为0.5
‑
5h，优选0.5
‑
3h，进料时间不包含在上述反应时间内；之后继续与氯乙酸反应的温度为50
‑
100℃，优选60

【专利技术属性】
技术研发人员：隋美玉，李传亮，姜明，刘佳奇，陆国太，秦承群，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：