一种混凝土高效聚羧酸减水剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及混凝土减水剂的制备方法，特别是一种混凝土高效聚羧酸减水剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]减水剂是一种重要的混凝土外加剂，是水泥混凝土必不可少的组成部分，其占外加剂总量的80%以上。减水剂的主要功能是在保持混凝土拌合物坍落度不变的情况下，减少拌合物的用水量，改善拌合物的流变性能及提高混凝土的强度及抗冻性能等。减水剂的发展历程可分为:以木钙为代表的第一代即普通型减水剂；以萘系为代表的第二代即高效减水剂；以聚羧酸系为代表的第三代即高性能减水剂。聚羧酸减水剂是一种新型的混凝土超塑化剂，与传统的萘系减水剂相比，它具有低掺量、高减水、高保坍、高增强、与水泥适应性强、生产和使用无污染等优点，在全世界许多国家已经得到广泛应用。目前聚羧酸类减水剂主要有聚酯类减水剂、普通聚醚类和高性能聚醚类减水剂三种减水剂。聚羧酸系减水剂是一类离子型接枝共聚物，分子结构呈梳形，自由度大，分子量大小可调，可对其进行分子结构设计。主链为含有羧基或磺酸基的烷基碳链，侧链为不同长度的聚氧乙烯结构单元。常用的聚羧酸系减水剂的合成方法主要为活性单体共聚法，通常是以活性大单体与不饱和羧酸在水溶液中进行共聚反应，但合成工艺中，温度以及物料加入速度对聚合反应有很大的影响，特别是在放大生产中，由于传统反应釜的缺陷，使得温度很难精确控制，物料加入也会导致局部浓度不均匀，而使得聚合反应程度不均匀，导致聚合产物分子量分布较宽，产品质量不稳定，产品性能低下。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种混凝土高效聚羧酸减水剂的制备方法，生产高质量减水剂。
[0004]本发明提供的一种混凝土高效聚羧酸减水剂的制备方法包括以下步骤:
[0005]a.将不饱和羧酸及其衍生物的混合物、表面活性剂和水按质量比100: 10: 100放入预混槽A中混合均匀，另将过氧化物和水按质量比1: 4放入预混槽B混合均匀；
[0006]b.将预混槽A和预混槽B内的两种液体同时排入一根管道进行混合，在两种液初步混合阶段用超声波辅助混合，使其充分混合均匀，得到混合液，然后将混合液输入到管道式反应器内，将进入的混合液加热至80°C -82°C ；
[0007]c.混合液在管道式反应器内流动，并进行聚合反应，控制混合液在管道式反应器内的流动速度，其流动速度小于等于管道长度除以反应时间，反应时间为4小时；
[0008]d.混合液在管道式反应器的尾段完成聚合反应后，得到聚合物，将聚合物冷却至300C -35 0C，再将聚合物的酸碱度调整至中性，将中性聚合物液体进行离心喷雾干燥，加入聚合物质量的50%的无机盐，混合均匀，即得到高效聚羧酸减水剂粉末。
[0009]所述步骤a中的不饱和羧酸及其衍生物为聚氧乙烯基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、烯丙基磺酸钠、聚乙二醇甲基醚、丙烯酸和巯基丙酸；表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十儿烷基苯磺酸钠；聚合催化剂为过硫酸铵；所述步骤b中的酸碱度调整采用氢氧化钠；所述步骤d中的无机盐为碳酸钙或滑石粉。
[0010]本发明与现有同类技术相比，其显著的有益效果体现在:
[0011]本发明将传统的反应釜变成管道式设计，解决了散热难题，能够精确控制反应温度，使反应中的各部分均匀受热，达到精确地反应温度，同时能精确控制反应时间。通过计量泵的使用，使物料均匀加入，反应中各部分浓度均一，特别是引发剂的浓度在反应液中均匀分布，浓度恒定，这样就使聚合反应稳定发生，从而得到质量均一的产品，聚合产物分子量分布较窄，使本发明制备的高效聚羧酸减水剂具有良好的性能，并且质量稳定可靠。同时为了克服管道式反应器无搅拌的缺陷，使用超声波替代搅拌功能，使反应物料充分混合均匀，得到高质量的聚合产物。
[0012]本发明制备的混凝土高效聚羧酸减水剂，采用国标方法进行检测，性能优良。水泥净浆流动度测试方法参照GB 8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行。混凝土减水率和抗压强度试验参照GB8076-2008《混凝土外加剂》进行。
【附图说明】
[0013]图1是一种混凝土高效聚羧酸减水剂的制备方法的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图用实施例对本发明做进一步详细说明。
[0015]实施例1
[0016]如图1所示，在预混罐A中加入聚氧乙烯基甲基丙烯酸酯800克，甲基丙烯酸200克，烯丙基磺酸钠200克，水1200克，十六烷基三甲基溴化铵120克，搅拌混匀，用计量泵输入管道中，流速每小时360毫升；在预混罐B中加入过硫酸铵50克，水200克搅拌溶解，用计量泵输入管道中，流速每小时40毫升。两预混罐液体同时输入一根管道进行混合，在两液体初步混合阶段用100W工业超声波对管道超声辐射，辅助使其充分混合均匀。将混合均匀的液体输入管道式反应器，管道式反应器位于加热槽内，调节加热槽温度至80°C，使加热槽中的管道达到80°C，反应液在管道内流动反应，反应时间为4小时，得到聚合物。聚合物通过管道进入冷却槽，冷却槽温度为30°C。冷却后的聚合物进入中和罐，用氢氧化钠调至中性，得到亮黄色溶液，取该溶液1000克，离心喷雾干燥，加入1250目碳酸钙50克，即得到高效聚羧酸减水剂粉末。
[0017]性能检测:减水剂添加量为水泥的0.3%时，检测水泥净浆流动度为260mm。含气量，3.2 %。初始时，坍落度19cm，扩散度48*48cm，半小时后，坍落度20.5cm,扩散度49*54cm。
[0018]实施例2
[0019]如图1所示，在预混罐A中加入聚乙二醇甲基醚800克，丙烯酸200克，巯基丙酸200克，水1200克，十儿烷基苯磺酸钠120克，搅拌混匀，用计量泵输入管道中，流速每小时360毫升；在预混罐B中加入过硫酸铵50克，水200克搅拌溶解，用计量泵输入管道中，流速每小时40毫升。两预混罐液体同时输入一根管道进行混合，在两液体初步混合阶段用100W工业超声波对管道超声辐射，辅助使其充分混合均匀。将混合均匀的液体输入管道式反应器内，管道式反应器位于加热槽内，调节加热槽温度至80°C，使加热槽中的管道达到80°C，反应液在管道内流动反应，反应时间为4小时，得到聚合物。聚合物通过管道进入冷却槽，冷却槽温度为30°C。冷却后反应液进入中和罐，用氢氧化钠调至中性，得到亮黄色溶液，取该溶液1000克，离心喷雾干燥，加入1250目滑石粉50克，即得到高效聚羧酸减水剂粉末。
[0020]性能检测:减水剂添加量为水泥的0.3%时，检测水泥净浆流动度为255mm。含气量，3.0%。初始时，坍落度20cm，扩散度50*52cm，半小时后，坍落度21cm，扩散度53*52cm。
【主权项】
1.一种混凝土高效聚羧酸减水剂的制备方法，其特征是该方法包括以下步骤: a.将不饱和羧酸及其衍生物的混合物、表面活性剂和水按质量比100: 10: 100放入预混槽A中混合均匀，另将过氧化物和水按质量比1: 4放入预混槽B混合均匀； b.将预混槽A和预混槽B内的两种液体同时排入一根管道进行混合，在两种液初步混合阶段用超声波辅助混合，使其充分混合均匀，得到混合液，然后将混合液输入到管道式反应器内，将进入的混合液加热至80°C -82°C ； c.混合液在管道式反应器内流动，并进行聚合反应，控制混合液在管道式反应器内的流动速度，其流动速度小于等于管道长度除以反应时间，反应时间为4小时； d.混合液在管道式反应器的尾段完成聚合反应后，得到聚合物，将聚合物冷却至300C -35 0C，再将聚合物的酸碱度调整至中性，将中性聚合物液体进行离心喷雾干燥，加入聚合物质量的50%的无机盐，混合均匀，即得到高效聚羧酸减水剂粉末。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土高效聚羧酸减水剂的制备方法，其特征是步骤a中的不饱和羧酸及其衍生物为聚氧乙烯基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、烯丙基磺酸钠、聚乙二醇甲基醚、丙烯酸和巯基丙酸；表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十儿烷基苯磺酸钠；聚合催化剂为过硫酸铵；所述步骤b中的酸碱度调整采用氢氧化钠；所述步骤d中的无机盐为碳酸钙或滑石粉。
【专利摘要】本发明公开了一种混凝土高效聚羧酸减水剂的制备方法，生产高质量减水剂。该方法的步骤包括：将不饱和羧酸及其衍生物的混合物、表面活性剂和水预混槽A中混合均匀，另将过氧化物和水放入预混槽B混合均匀；将预混槽A和预混槽B内的两种液体输入到管道式反应器内，将进入的混合液加热；混合液在管道式反应器内进行聚合反应；完成聚合反应后，得到聚合物，将聚合物冷却，再将聚合物的酸碱度调整至中性，经干燥加盐，得到高效聚羧酸减水剂粉末。本发明制得的高效聚羧酸减水剂质量稳定可靠，生产工艺简单顺行。
【IPC分类】C08F220-06, C08F283-06, C08F228-02, C04B24-28, C04B103-30
【公开号】CN104530323
【申请号】CN201410737268
【发明人】苏晓宁
【申请人】辽宁科技大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月8日