[发明专利]制备粉状聚羧酸超塑化剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到制备砂浆和混凝土用粉状高性能超塑化剂的技术领域，具体涉及一种粉状聚羧酸超塑化剂的具体制备方法。 

背景技术

聚羧酸系超塑化剂作为新一代的高性能超塑化剂，具有高减水率、低掺量、新拌混凝土坍落度保持能力好、硬化混凝土收缩小、碱含量低、无氯和清洁环保等特性，已经大量用于各种混凝土结构工程，特别是配制高性能混凝土。但目前使用的都是液态减水剂产品，需要专用的包装、运输和储存装置，其中运输的液态产品中含有50~60%的是随处可得的水分，不仅操作复杂，而且不利于节能减排和降低成本。此外，随着灌浆、干粉砂浆及粉体涂料行业的发展，市场对粉体超塑化剂的需求扩大，液态的聚羧酸超塑化剂在这些行业中的应用受到限制。由于聚羧酸超塑化剂分子结构中含有大量高亲水性能的羧基、磺酸基及环氧乙烷，故其保水性和吸水性能较其它类型的高效超塑化剂高，采用常规喷雾干燥方法制备粉状聚羧酸超塑化剂存在难以解决的技术问题，例如干燥过程易出现粘壁现象、干燥效率低、粉料高温下易燃、粉状产品易吸潮变粘及粉状产品颗粒流淌性差等。 

针对制备粉状聚羧酸超塑化剂存在的上述问题，国内外相关领域的研究者进行了针对性研究，并取得了一些成果，但还没有根本性解决上述问题。专利CN101824125A介绍了一种粉体聚羧酸高性能超塑化剂的制备方法。其制备方法为：在引发剂和链转移剂存在的条件下，一定摩尔比的大分子量单体和小分子量单体，在一定温度的水溶液中搅拌，进行聚合反应，聚合反应结束后，向反应液中加入碱性化合物，调整pH值为7±1，喷雾干燥而获得粉体聚羧酸高性能超塑化剂。所述的引发剂为过硫酸铵，链转移剂为十二烷基硫醇或巯基丙酸，大分子量单体与小分子量单体的摩尔比控制在1:2.5~5，温度为75~85℃。所述喷雾干燥是聚羧酸超塑化剂溶液通过离心式喷雾干燥剂的离心盘高速甩出形成雾滴，在进风温度180~230℃，出风温度80~120℃，以及在进风管道同时加入一定量的超细碳酸钙粉或滑石粉防止粉状颗粒粘结。本发明虽然解决了液体聚羧酸高性能超塑化剂制成粉状问题，但制成的粉状产品中含有大量的防粘粉状物质，粉状减水剂的有效成分降低，重新溶解成液体时会有不溶物沉淀。此外，本发明没有解决粉状聚羧酸超塑化剂易吸潮变粘的问题。专利CN 101962273 A介绍了另外一种粉状聚羧酸超分散剂的制备方法。具体是将超 细无机粉体或溶胶加入到聚羧酸聚合物溶液中，并使其均匀混合，得到聚羧酸浆体，然后将得到的聚羧酸浆体通过喷雾干燥方法制成粉状产品；在聚羧酸浆体雾化干燥的同时，还需向干燥室中加入无机隔离剂，防止形成的粉体粘壁和结块，得到粉状聚羧酸超分散剂，其中超细无机粉体的重量可能高达20%；此发明与专利CN 101824125A提到的方法基本相似，只是增加了喷雾前将液体减水剂与无机粉料混合的程序，同样存在粉状减水剂有效成分含量低、不可逆溶解制成液态产品问题。在专利CN 1919772A也介绍了一种粉体聚羧酸减水剂的制备方法，其主要内容是通过对喷雾干燥器进行改进，避免了制粉过程中物料的粘壁现象。在进风温度为120~200℃，出风温度为50~110℃工艺条件下，可干燥获得粉体聚羧酸减水剂。本发明实际上是对离心喷雾干燥设备进行修改，但本发明所述工艺条件下，生产效率低和能耗高等问题没有解决，粉状产物在干燥器中易燃问题依然存在，不宜实现工业化生产。 

综上所述，制备粉状聚羧酸超塑化剂时存在的根本问题还没有得到解决。本发明通过深入研究聚羧酸超塑化剂干燥过程中存在的各种问题，发现普遍存在的聚羧酸超塑化剂脱水困难与其分子结构的固有关系，从改变聚羧酸超塑化剂的分子亲水亲油平衡值（HLB）入手，通过将环氧丙烷引入亲水性强的侧链结构的特定位置中，在不影响聚羧酸超塑化剂整体亲水性的前提下，一定程度上提高了超塑化剂的脱水性能。在保证聚羧酸超塑化剂应用技术性能的同时，克服了聚羧酸超塑化剂不易成粉的弊端，可以采用常见的离心喷雾干燥设备进行粉状聚羧酸减水剂的制备，而且制成的粉状减水剂的有效成分含量高、不宜吸潮、流淌性好，避免了生产过程中粉料吸潮粘壁和粉料堆积引起的着火问题。制成的粉状产品运到现场使用时可以直接使用，也可以将粉状减水剂溶于水再制成液体使用，解决了运输成本和包装等问题，为其进一步推广提供了良好的前提。 

发明内容

本发明旨在不降低聚羧酸高分散、减水及保坍效果的前提下，通过改变聚羧酸超塑化剂分子结构中侧链组成结构，提高其易脱水性能，进而提高聚羧酸超塑化剂制粉的产率和生产效率，防止生产过程中粘壁、焦化和自燃等问题。具体制备方法如下：