[发明专利]一种聚醚基聚羧酸系超分散剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥混凝土超分散剂及其合成方法，具体地说是以烯丙基聚乙二醇与不饱和羧酸或其衍生物在氧化还原体系催化剂作用下共聚而制得的一种聚醚基聚羧酸系超分散剂及其合成方法，属混凝土外加剂领域。

背景技术

水泥混凝土超分散剂又称高效减水剂，是工程建设过程中不可或缺的建材产品，被称为混凝土的第五组分。水泥混凝土分散剂的发展有着悠久的历史，并经历了几个阶段：

1935年美国人E.W.斯克里普彻(Scopture)首先研制成木质素磺酸盐减水剂。该系列减水剂减水率较低，但由于价格低廉现在仍有使用。

20世纪60年代，日本和德国合成出β—萘磺酸甲醛缩合物(SNF)和磺化三聚氰胺甲醛缩合物(SMF)这两种高效减水剂。从60年代到80年代初，是高效减水剂的发展阶段，该阶段减水剂以萘系为主要代表，主要特点是工艺成熟、不引气、不缓凝、与水泥适应性好、减水率较高，但混凝土坍落度损失较快，需要通过复配才能达到不同的施工要求，但复配后减水剂又对混凝土的早期强度的发展有影响。另外该产品大量使用甲醛、浓硫酸合成，生产过程中对环境污染严重。

三聚氰胺系列减水剂性能略优于萘系，但是该产品价格较高，难储存、坍落度损失大、混凝土粘稠，实际应用少。

日本在1995年利用烯烃和不饱和羧酸共聚，研制成功了聚羧酸系高性能减水剂。该种聚羧酸系减水剂特征是主链和支链连接键是酯键。聚羧酸系减水剂由于减水率高达30％以上、掺量少、坍落度保持性好、引气量适中，适宜配制高流动性、自密实混凝土，而且合成中不使用甲醛，对环境污染小，从而受到工程界的青睐。日本是研究和应用聚羧酸系减水剂最多也是最成功的国家，1995年以后，聚羧酸系减水剂在日本商品混凝土中的使用量超过了萘系减水剂。在日本，最早的聚羧酸系减水剂是烯烃与不饱和羧酸的共聚物，其后在性能改良及共聚技术上均有很多突破性改进，性能日趋完善。

近年来，国际上混凝土外加剂的研究与生产日趋于向高性能、无污染的方向发展。共聚羧酸系外加剂由于减水率高，保坍性能好，后期强度增长大，适宜配制高强、超高强混凝土、高流动性及超塑化混凝土、自密实混凝土等，从而受到国内外工程界的广泛关注。

在公告号为CN1734556A中公布了一种“用马来酸酐为原材料制备混凝土减水剂的方法，先用马来酸酐与甲氧基聚乙二醇进行酯化反应，以对甲苯磺酸为催化剂，氯化亚铜和对苯二酚为阻聚剂，以环己烷为溶剂，反应10小时以上得酯化产物，除去溶剂后与AMPS、MAS进行聚合反应，以过硫酸胺为引发剂，巯基乙酸为链转移剂，在90℃下反应得到减水剂溶液。”这种工艺溶剂去除较困难，能耗大，工艺复杂。

在美国专利6881818中公布了一种以甲氧基聚乙二醇、丙烯酸、乙酸、阻聚剂和浓硫酸催化剂在110～130℃反应器中酯化4个小时，减压蒸馏除去反应生产的水及水与乙酸的共沸物得到酯化产物。然后马来酸酐与酯化产物以偶氮二异丁氰为催化剂，在80℃反应温度条件下，6小时内得重均分子量13500共聚物。该产品性能优异但工艺复杂，并对环境造成较大的污染。由于生产周期长，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种烯丙基聚乙二醇、丙烯酸等共聚物及其合成方法，其主要特征是采用了新型的氧化还原催化剂，以水为溶剂合成一种高效的聚醚基超分散剂。生产工艺简单，克服了以前反应温度过低造成的难以操作和反应温度过高造成的能源浪费，具有环保、低能耗、成本低的优点。

本发明的实现方式：提出一种用于水泥混凝土颗粒分散的超分散剂，其特征在于它是烯丙基聚乙二醇/烯丙基聚丙二醇(A)与不饱和羧酸及其衍生物(B)的聚合物，用式(1)表示单体A，用式(2)表示单体B如下：

其中：R₁—氢原子或C原子数1～5的链烷基

R₂—氢原子或C原子数1～5的链烷基

n、m—分别为EO和PO单元重复数，他们为0～500，优选为0～100，更优选为2～50

其中：R3—氢原子或C原子数1～5的链烷基

R4—羟基、胺基或C原子数1～5的醚基

合成上述超分散剂的方法是将单体A与单体B采用氧化还原体系的引发剂共聚而得。

本发明所用氧化还原体系是由抗坏血酸钠、硫酸亚铁和双氧水构成。

本发明中所用过氧化物可以是过氧化钾、过氧化钠、双氧水中的一种或几种。

本发明中所用还原剂可以是抗坏血酸、抗坏血酸钠、亚硫酸钠中的一种或几种。