[发明专利]一种徐放型聚羧酸系高性能减水剂的配方及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种徐放型聚羧酸系高性能减水剂的配方及其制造方法，特别是应用于建筑行业高性能混凝土的一种徐放型聚羧酸系高性能减水剂的配方及其制造方法。

背景技术

对于混凝土坍落度控制能力要求较高的混凝土工程，特别是夏季泵送大流动度混凝土，如自密实混凝土、水下灌注桩混凝土等，需要一种徐放型聚羧酸系高性能减水剂添加到混凝土中，才能保证对混凝土的坍落度有较高的控制能力。对于该减水剂，目前，大多数工艺在酯化过程中采用溶剂(甲苯等)带水法，而且酯化温度一般在130℃左右，对环境造成一定污染和损害。并且，不同种类的高效减水剂的合成反应大都包括两大步骤的反应：第一步反应，生成可聚合结构单元；第二步反应，通过缩合或加成聚合反应生成一定性能的聚合物减水剂。虽然有部分外加剂生产企业已经工业化生产聚羧酸系高效减水剂，但产品类型较为单一，未能根据实际应用的需要进行聚羧酸产品配方的调整和改进。

发明内容

本发明的目的，是要采用无溶剂酯化方法，利用复合高效催化剂在较低温下实现酯化，利用核磁表征大单体的酯化率以及双键剩余率来确定酯化反应的工艺和配方。经过工艺改进将酯化反应和共聚反应合成一步进行，采用无溶剂酯化方法，利用复合催化剂在较低温度(75℃)下实现酯化，较两步法合成产品具有更好的应用性能。

本发明从马来酸酐的“无水酯化”入手，利用低温高效催化手段，得到具有很高双键活性的不饱和酯化大单体，同时在引发剂的作用下，依据自由基聚合原理，通过调整反应条件和各种反应组分的比例和种类，合成出优异功能的徐放型聚羧酸系高性能减水剂。

本发明所述的一种徐放型聚羧酸系高性能减水剂，它包括如下配方：

(1)酯化反应配方：

聚乙二醇单甲醚：顺丁烯二酸酐的摩尔比为1∶2.5；

阻聚剂对苯二酚的用量为顺丁烯二酸酐质量分数的0.3％；

催化剂对甲苯磺酸的用量为聚乙二醇单甲醚质量分数的1.0％；

催化剂浓硫酸的用量为聚乙二醇单甲醚质量分数的0.6％；

(2)共聚反应配方：

聚合度26的48％烯丙基聚乙二醇水溶液∶酯化产物、马来酸酯化大单体混合料∶顺丁烯二酸酐∶丙烯酸∶35.6％甲基丙烯磺酸钠水溶液∶12.25％过硫酸铵水溶液的质量比为1720∶177∶91∶30∶275∶200；

反应产物浓度为50％。

本发明制造上述徐放型聚羧酸系高性能减水剂的方法：

(1)按上述配方比例称取顺丁烯二酸酐，聚合度为13、分子量为600的聚乙二醇单甲醚，催化剂对甲苯磺酸，阻聚剂对苯二酚，投入反应釜中，加热升温至75℃；

(2)恒温反应2小时后，按上述配方比例加入浓硫酸，继续恒温75℃反应3小时；

(3)按上述配方比例加入顺丁烯二酸酐，聚合度为26的烯丙基聚氧乙烯醚、和水到反应釜中；

(4)升温至75℃后，按上述配方比例分别滴加丙烯酸，甲基丙烯磺酸钠水溶液，过硫酸铵水溶液到反应釜中；

(5)滴加过程中，恒温75℃，三种滴加液同时滴加2小时；

(6)滴加完毕后，每隔30分钟取样进行水泥净浆流动度测定；

(7)恒温反应1.5小时后，降温至50℃；

(8)加入液碱进行中和，获得50％左右浓度的徐放型聚羧酸系高性能减水剂产品。

本发明的有益效果是，通过调整配方和工艺，合成出具有高保坍性能的聚羧酸系列产品，应用于对坍落度损失有很高要求的混凝土中。本项目研制和生产过程完全在常压下进行，整个过程无毒，无刺激味，无“三废”排出，对环境指标，特别是甲苯含量、释放氨含量及甲醛含量等环保指标进行控制，符合绿色环保标准。

附图说明

图1阻聚剂的用量对酯化产物性能的影响。

图2PMAn取代部分XPEG对减水剂分散性的影响。

图3PMAn分子量对减水剂分散性的影响。

图4引发剂用量对产品性能的影响。

图5浓度对减水剂分散性的影响。

图6反应温度对产品性能的影响。

图7反应时间对减水剂分散性的影响。

图8徐放型聚羧酸系减水剂的水泥净浆流动度的经时变化。

图9徐放型聚羧酸产品坍落度经时变化曲线。

图10徐放型聚羧酸产品扩展度经时变化曲线。

附：烯丙基聚二乙醇XPEG

马来酸酯化大单体PMAn

顺丁烯二酸酐MAn

丙烯酸AA

甲基丙烯磺酸钠MAS

烯丙基聚氧乙烯醚XMPEG