[发明专利]一种低掺量高减水率的聚羧酸系减水剂、合成方法及使用方法

说明书

技术领域

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种低掺量高减水率的聚羧酸系减水剂、合成方法及使用方法。

背景技术

    聚羧酸系减水剂与萘系减水剂相比，减水率高、坍落度损失小、适量引气、在合成过程中不使用甲醛等有毒物质，是实现混凝土高性能化的重要手段。但合成聚羧酸系减水剂的原材料如聚乙二醇单甲醚、（甲基）丙烯酸等价格较高，导致其推广应用受到很大的限制。

    目前较多的外加剂厂商采用的合成方式是将聚乙二醇单甲醚（甲基）丙烯酸酯和可聚合单体直接进行自由基聚合。此方法合成的聚羧酸系减水剂性能优异，但酯化是该合成反应的重点和难点。聚乙二醇单甲醚和（甲基）丙烯酸的酯化温度较高、酯化时间长、反应过程中带水剂的使用和清除都将增加企业的成本，而且原材料聚乙二醇单甲醚主要依靠进口，价格较高。

    TPEG为改性聚醚，是新一代聚羧酸系减水剂的重要原料，所合成减水剂性能介于以MPEG和APEG生产的聚羧酸减水剂之间。它可以和丙烯酸直接发生自由基聚合，是目前研究的热点，国内已有好几家企业可以独立生产。

    我国对聚羧酸系减水剂的研究起步较晚，目前还停留在第一阶段，即设计合理的分子结构，提高性能、简化工艺、降低成本、增强市场竞争力。本发明以聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯（MPEGMA）、2-甲基烯丙醇聚氧乙烯醚（TPEG）为主要原材料进行自由基共聚合，大大降低了酯化大单体的用量，不仅使聚羧酸系减水剂分子结构中同时具有酯类大单体和醚类大单体，还引入了高效减水的磺酸基，合成工艺简单，所得聚羧酸系减水剂成本较低，在低掺量的情况下即具有高减水率。目前，国内没有相关合成工艺方面的研究成果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低掺量高减水率的聚羧酸系减水剂、合成方法及使用方法。

本发明提出的低掺量高减水率的聚羧酸系减水剂，是以聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯（MPEGMA）和2-甲基烯丙醇聚氧乙烯醚（TPEG）为主要原料的聚羧酸系减水剂，原材料为聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯（MPEGMA）、2-甲基烯丙醇聚氧乙烯醚（TPEG）、丙烯酸（AA）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS）、过硫酸铵（APS）、氢氧化钠（NaOH）和水（H₂O），各组份的重量比为：

组份                           重量比

MPEGMA                        120

TPEG                           30~70

AA                             15~35

SMAS                           6~15

APS                             2~8

NaOH                           4~10

H₂O                           200~1000。

各组份较佳的重量比为：

组份                            重量比

MPEGMA                         120

TPEG                            40~60

AA                              20~30

SMAS                            7~12

APS                              3~7

NaOH                            5~9

H₂O                            250~800。

本发明中，所述聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯的分子质量为800~2000。

本发明中，所述2-甲基烯丙醇聚氧乙烯醚的分子质量为800~2000。

本发明提出的低掺量高减水率的聚羧酸系减水剂的合成方法，具体步骤为：

(1)按重量比称取聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、2-甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵和水；

(2)将2-甲基烯丙醇聚氧乙烯醚和甲基丙烯磺酸钠、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯和丙烯酸分别加水配制成20%~50%(指水溶液的浓度)浓度的混合溶液，同时将过硫酸铵加适量的水溶解；