[发明专利]异丁烯基聚醚类聚羧酸系减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属混凝土外加剂技术领域，涉及异丁烯基聚醚类聚羧酸系减水剂及其制备方法。

背景技术

高性能混凝土因高强、高耐久性、高工作性及体积稳定性等特性在全球范围内获得广泛的使用，其中减水剂是构成高性能混凝土不可缺少的五种组分之一。聚羧酸系减水剂具有掺量低、减水率高、分子结构设计自由度大、环境友好等优点，被誉为第三代混凝土超塑化剂，成为混凝土外加剂领域研究的热点和开发的重点。

目前，生产聚羧酸系减水剂有两种方法——一步法和两步法。其中一步法因工艺简单，操作简便，易于控制，反应周期短，反应条件温和，对设备要求低，且在水溶液中聚合，无“三废”排放，而成为聚羧酸系减水剂合成的热点之一。如专利CN 201010515356.0中通过甲基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、丙烯酸和富马酸三种单体在“H₂O₂-吊白块”氧化还原引发体系作用下共聚制备出适用于“新疆百里风区环境”的聚羧酸减水剂。又如专利CN 201010119880.6中以异戊二烯基聚氧乙烯或异戊二烯基聚氧乙烯丙烯醚和不饱和羧酸及其衍生物为反应单体，以水为溶剂在60～80℃下采用氧化还原引发体系引发，在链转移剂作用下经共聚反应制备出聚羧酸盐减水剂。以上专利中使用的嵌段型聚氧烯醚单体均是异戊烯醇和环氧乙烷、环氧丙烷的聚合物，因为异戊烯醇价格高、来源渠道窄、供应不足，从而影响了该类聚羧酸系减水剂的性价比和市场竞争力。

发明内容

本发明专利从分子设计的理念出发，采用来源广、价格低的异丁烯醇生产的异丁烯基聚氧乙烯醚或异丁烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚为单体制备聚羧酸系减水剂，与异戊烯基聚醚类聚羧酸盐减水剂相比，该减水剂成本低、原料来源广、性价比高、市场竞争力强。

为了实现上述发明，采用如下技术方案：

一种异丁烯基聚醚类聚羧酸系减水剂的制备方法，所采用原料的质量百分数为：单体A30％～90％、单体B 5％～40％和单体C 0％～30％；引发剂D的用量为单体总量的0.5％～8.0％，链转移剂E的用量为单体总量的0～0.8％；将单体B和链转移剂E溶解于蒸馏水中，配置成溶液1#；将引发剂D溶解于蒸馏水中，配置成溶液2#；将单体A、单体C和剩余蒸馏水加入到反应釜中，搅拌至溶解，升温至50～80℃后开始滴加溶液1#和溶液2#，溶液1#滴加时间为1.5～5h，溶液2#为1.5～5.5h，滴加结束后继续反应0.5～4.0h；待反应物冷却后，用碱液调节pH至6～8，即得聚羧酸减水剂；单体A为异丁烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚单体，化学结构式如下：

式中，R₁表示H、-CH₃或-COOM基团；EO和PO分别表示氧化乙烯基和氧化丙烯基；m和n表示氧化烯基的平均加成摩尔数，m＝5～200，n＝0～100；单体B为不饱和酸或不饱和酸衍生物，单体C为烯基磺酸类，引发剂D为偶氮类引发剂或过氧类引发剂或氧化-还原体系引发剂。

一种异丁烯基聚醚类聚羧酸系减水剂，该减水剂的原料的质量百分数为：单体A 30％～90％、单体B 5％～40％和单体C 0％～30％；引发剂D的用量为单体总量的0.5％～8.0％，链转移剂E的用量为单体总量的0～0.8％；单体A为异丁烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚单体，化学结构式如下：

式中，R₁表示H、-CH₃或-COOM基团；EO和PO分别表示氧化乙烯基和氧化丙烯基；m和n表示氧化烯基的平均加成摩尔数，m＝5～200，n＝0～100；单体B为不饱和酸或不饱和酸衍生物，单体C为烯基磺酸类，引发剂D为偶氮类引发剂或过氧类引发剂或氧化-还原体系引发剂.

单体A的分子量为600-6400，所制得的减水剂的重均分子量为10000～120000。

单体B为马来酸(酐)、衣康酸(酐)、柠康酸、富马酸、(甲基)丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和乙酸乙烯酯中的一种或一种以上混合物。

单体C为烯丙基磺酸钠和甲基烯丙基磺酸钠中的一种或一种以上混合物。

引发剂D为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、叔丁基过氧化氢、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、双氧水-抗坏血酸、双氧水-吊白块。

链转移剂E为巯基乙醇、巯基乙酸、巯基丙酸或巯基丁二酸。

本发明与同类产品及工艺相比，具有显著的有益效果：