[发明专利]一种低温高浓度聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂领域，具体涉及一种低温高浓度聚羧酸减水剂的制备方法及制得的聚羧酸减水剂。 

背景技术

近年来，随着我国全国重大建设工程的施工，对建筑材料的技术、环保和耐久等性能要求更高。聚羧酸系高性能减水剂是近年国内快速发展起来的高技术建筑产品，是各国在建材领域重点研究开发的产品，一定程度上成为了建筑领域技术水平和建筑施工水平的发展标志。聚羧酸系高性能减水剂的工业化生产工艺的发展趋势由酯类的两步法生产向醚类的一步法生产发展，由40～80℃的高温生产向15～30℃的常温生产发展。由于北方冬季水温均低于15℃，利用现有工艺进行工业化生产时，仍需要加热设备。所以研究开发低温工业化生产工艺，能够简化生产设备，节能环保，更符合现代化绿色生产的标准。另外，通过市场调研发现，国内常见的聚羧酸减水剂母液的浓度大都在40％左右，这对只有复配能力的外加剂厂家而言，母液的运输成本偏高成为了制约这类企业发展的重要因素。因此，开发出性能优良的高浓度聚羧酸减水剂母液具有显著的经济效益和社会效益。 

为了降低聚羧酸系高性能减水剂的反应温度，提高母液浓度，国内外相关研究人员已做了大量工作，通常的做法是采用过硫酸铵-维生素C或H₂O₂-维生素C等作为引发体系。但这种方法工业化生产时只适用于反应温度为15～30℃，母液浓度为40～50％的情形。 

目前国内聚羧酸系减水剂高浓度化生产主要采用高温生产工艺，常温工业化生产仅适用于15～30℃下的常规浓度。在专利CN102964079A中公开了一种聚醚类聚羧酸减水剂低温合成方法，在氧化还原体系下由不饱和聚氧乙烯醚和一元羧酸或部分不饱和磺酸及其盐单体的小单体组分为反应原料在水溶液中共聚而成，在冷却阶段，加入多羟基羧酸盐或硼酸盐类活性缓凝组分制备出聚羧酸减水剂。此种生产方法分阶段进行，配制反应单体复杂，需加热至30～50℃，不够节能环保。在专利CN101775107A中公开了一种混凝土聚羧酸减水剂常温制备方法。虽然反应过程无需加热，但工业化生产时，当起始反应温度低于15℃或反应浓度 超过60％，很容易产生无法反应的问题。采用此方法合成的减水剂，只适用于常温常规浓度聚羧酸减水剂的生产，对于低温高浓度聚羧酸减水剂的生产，还是无法满足生产要求。 

发明内容

本发明的目的是针对上述技术存在的缺陷，提供一种减水率高、保坍性能好，适用于低温高浓度聚羧酸减水剂工业化生产的生产方法，本生产工艺简单，成本低。 

为实现上述发明，本发明采用如下技术方案： 

一种低温高浓度聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：其由甲基烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸两种水溶性单体在0～15℃下，采用单罐分段滴加法，利用“过硫酸铵-硫酸亚铁”氧化还原引发体系共聚而成，所述两种单体的质量百分比为：单体甲基烯基聚氧乙烯醚80～90％、单体丙烯酸10～20％。 

所述的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤： 

(1)将甲基烯基聚氧乙烯醚加入到反应釜中，再加入一定量的软化水，搅拌均匀，所述软化水的加入量为上述单体质量的(45～50)％； 

(2)将浓度为(20～40)％的过硫酸铵的水溶液加入到反应釜中，搅拌均匀，反应釜内温度为0～15℃，过硫酸铵水溶液的加入量为甲基烯基聚氧乙烯醚和丙烯酸两种单体总质量的(1.5～3)％； 

(3)在浓度为(55～65)％的丙烯酸单体的水溶液中加入巯基丙酸和硫酸亚铁，搅拌均匀，构成滴加溶液，采用单罐分段滴加法，将滴加溶液滴加到反应釜中，不断搅拌，要求滴加溶液的滴加时间控制在3～3.2h，前1h滴加一半质量的滴加溶液，剩余时间滴加另一半质量的滴加溶液，滴加溶液滴加完毕后继续保温1h，巯基丙酸的加入量为甲基烯基聚氧乙烯醚质量的(0.6～1.0)％、硫酸亚铁的加入量为甲基烯基聚氧乙烯醚和丙烯酸两种单体总质量的(0.4～0.6)％； 

(4)调节产物的pH值为6～7，即可获得目标产物。 

所述的低温高浓度聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述的甲基烯基聚氧乙烯醚为嵌段结构，外观为白色至浅黄色片状，不饱和度≥0.3，羟值为23.4～26.7mgKOH/g，1％甲基烯基聚氧乙烯醚水溶液的PH值为5.0～7.0，双键保留率≥85.0％，其化学结构式如下： 

分子量为2000～3000，其中m取值为32～68中的任意整数，n取值为0～10中的任意整数。