[发明专利]一种聚羧酸系减水剂、其合成方法及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚羧酸系减水剂、其合成方法及使用方法。

背景技术

聚羧酸系减水剂作为一类继木质素磺酸盐系普通减水剂、磺化萘磺酸盐系高效减水剂之后发展起来的第三代减水剂，由于其掺量低(固体占胶凝材料质量的0.15％-0.25％)、减水率高(25％-40％)、增强效果好(28天抗压强度比大于120％)，以及合成过程中不使用甲醛因而环保性强等特点，被称为高性能减水剂。自2002年左右我国研制成功该品种减水剂以来，其很快就被推荐在高速铁路、城际铁路、客运专线项目中应用(2009年的年产量超过120万吨)，对大流动性混凝土、高强混凝土、低渗透性混凝土、高耐久性混凝土的配制带来很多方便。然而，实践发现，这类减水剂并没有像研究者开始预想的以及生产者宣传的那样与各种水泥适应性均较佳，以及能较好地控制混凝土的坍落度损失，而是在应用中经常出现难以令人理解的各种难题，如对水泥和掺合料的选择性很强，对砂、石中的含泥量很敏感，控制混凝土坍落度损失不强，所配制混凝土容易出现离析、泌水和抓底等现象，严重影响其应用安全性。

通过大量试验和对现有聚羧酸系减水剂产品的应用情况调研，发现存在上述不利影响的原因主要在于以下几个方面：

1)产品合成工艺单一。目前我国聚羧酸系减水剂主要采用两种合成工艺：一种是利用聚乙二醇单甲醚与甲基丙烯酸的酯化物(甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯，本发明中简称MPEGMA)与甲基丙烯酸共聚反应，得到所谓的“酯类聚羧酸系减水剂”产品；另外一种是利用烯丙基聚乙二醇醚(本发明中简称APEG)与马来酸酐、丙烯酸甲酯等直接共聚，得到所谓“醚类聚羧酸系减水剂”。

2)支链长度单一。目前不论酯类还是醚类聚羧酸系减水剂产品，由于合成技术不成熟，普遍采用分子量为800-1200的MPEGMA或APEG。研究表明，聚羧酸系减水剂的支链长度相对比较固定和长度不够的话，减水剂产品与水泥适应性较差，控制坍落度损失的能力就不强。

另外，激烈的市场份额竞争，已经使得聚羧酸系减水剂产品的利润空间非常有限，为了增加产率，越来越多的生产者都倾向于选择更低分子量的MPEGMA和APEG作为聚羧酸系减水剂的合成原料，使得产品控制坍落度损失的能力越来越不理想。

因此，现有技术有待于完善和发展。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种适应性更广泛、合成成本较低的聚羧酸系减水剂。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种聚羧酸系减水剂的合成方法，其中，包括：

(a)将以下重量比的组分在反应釜中加热溶解、混匀：

分子量500-1000的烯丙基聚乙二醇醚               100，

分子量1600-2200的烯丙基聚乙二醇醚              40-80，

分子量800-1400的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯     120-180，

分子量2000-2500的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯    20-60，

马来酸酐                                       40-500，

丙烯酸                                         200-800，

去离子水                                       600-1700；

(b)在氮气保护下，在反应釜中加入(a)中六种单体总重量的0.2％-1.2％的烷基酚聚氧乙烯醚、0.2-2％的双氧水、0.4-3.5％的抗坏血酸，在70℃-95℃下反应3-5小时；

(c)进一步加入(a)中六种单体总重量的0.1-0.5％的硫酸亚铁和0.2％-6.0％的过硫酸钠，升温至120℃-180℃，继续反应1.0-3.0小时，降温；

(d)调节pH值至7～10。

所述的聚羧酸系减水剂的合成方法，其中，(d)中使用浓度为20％～32％的氢氧化钠溶液调节pH值。

所述的聚羧酸系减水剂的合成方法，其中，(a)中的加热温度为60℃。

所述的聚羧酸系减水剂的合成方法，其中，(c)中所述的降温为降至80℃。

一种由所述的合成方法合成的聚羧酸系减水剂，其具有梳形结构，在马来酸酐和丙烯酸共聚形成的主链上，形成有分子量500-1000的烯丙基聚乙二醇醚、分子量1600-2200的烯丙基聚乙二醇醚、分子量800-1400的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、分子量2000-2500的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯的交叉支链。