一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及混凝土外加剂领域，尤其是一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂及其制备方法，采用含双键的不饱和羧酸作为主链、分子量为2300～2500的异戊烯醇聚氧乙烯醚、分子量为2900～3100的甲基烯丙基聚氧乙烯醚、分子量为4100～4300的甲基烯丙基聚氧乙烯醚为支链聚合而成，产品在保障减水率的前提下，能有效提升产品的抗泥性、促进水泥早期水化，有效节能、加快管桩、预制构件等特殊混凝土制品的生产周期，产品制备方法简单、易于操作，反应为常温水溶液自由基聚合反应，不需加热。
【专利说明】
一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及混凝土外加剂领域，尤其是一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 混凝土是当今世界上使用量最大的建筑材料，混凝土外加剂的发展对现代混凝土 的作用显著，是推动混凝土技术进步的关键力量。减水剂作为混凝土外加剂的一种，是制备 高性能混凝土比不可少的部分。随着混凝土已进入"绿色"、"高性能"时代，相应地对混凝土 的原材料、工作性、耐久性、节能环保，以及经济性等提出了更高的要求。聚羧酸系高性能减 水剂由于其优良的性能及环保特性越来越多的被使用。
[0003] 但是现有的聚羧酸系减水剂大多采用异戊烯醇聚氧乙烯醚或者甲基烯丙基聚氧 乙烯醚单独作用，且原料中异戊烯醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙基聚氧乙烯醚聚合度相近，形 成的梳状链中支链长度相近且较短，这导致了现有的聚羧酸系减水剂容易出现不适应现 象，尤其是随着天然泥沙开采量的下降，品质逐渐降低，砂中含泥量逐渐增加，而泥粉对羧 酸系减水剂具有很高的吸附作用，从而导致了减水剂功效的降低，混凝土坍落损失较大，而 且现有的聚羧酸系减水剂生产过程中反应温度较高，往往需要较多的伴热，造成了成本的 升高及资源的浪费。
[0004] 而且现有的混凝土水泥水化较慢，致使工作场地周转速率慢、工作效率降低，而为 了加速水泥水化，往往需要通过蒸养才能有效加快混凝土的凝结，造成大量能量的浪费，并 增大了生产成本。
【发明内容】
[0005] 本发明针对上述问题提出了一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂及其制备 方法，能够有效提升减水剂的适应性，并加速水泥水化。
[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为，一种不同分子量聚氧乙烯醚聚 合的减水剂，其原料按重量份计，包括:异戊烯醇聚氧乙烯醚140~160份、低聚合度甲基烯 丙基聚氧乙烯醚70~80份、高聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚70~80份、含双键的不饱和羧 酸30~35份、分子量调节剂1~2份、还原剂0.4~1份，所述的异戊稀醇聚氧乙稀醚分子量为 2300~2500,所述的低甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为2900~3100,所述的高聚合度甲基 稀丙基聚氧乙稀酿分子量为4100~4300。
[0007] 作为优选，所述的异戊烯醇聚氧乙烯醚分子量为2400,所述的低甲基烯丙基聚氧 乙烯醚分子量为3000,所述的高聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为4200。
[0008] 所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂，其原料中剩余物质为引发剂、 pH调节剂和水。
[0009] 所述的含双键的不饱和羧酸为丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、甲基丙烯酸中的 一种或多种组合。
[0010] 所述的分子量调节剂为巯基乙酸、巯基丙酸、甲基丙烯磺酸钠、酒石酸中的一种或 多种组合。
[0011] 所述的还原剂为维生素 C、亚硫酸氢钠、吊白块中的一种或多种，其中维生素 C为医 药级维生素 C。
[0012] 所述的引发剂为双氧水、偶氮二异丁腈、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或多种组 合，作为优选，引发剂按重量份计选用质量分数为27.5 %的双氧水2~3.5份。
[0013] 一种如上所述的不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂的制备方法，包括以下步 骤： ① .按照上述原料配比称取原料，备用； ② .将称取的异戊烯醇聚氧乙烯醚、低聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚、高聚合度甲基烯 丙基聚氧乙烯醚加入带搅拌的反应器中，再加入水配置得到质量分数为40~60 %溶液，得 到A料； ③ .将含双键的不饱和羧酸加水配置成质量分数为30~60 %的溶液，得到B料； ④ .将还原剂、分子量调节剂加水配置成质量分数为2~5 %的溶液，得到C料； ⑤ .开启搅拌，向A料中加入引发剂； ⑥ 加入引发剂5~8 min后，将B料与C料完全滴加到A料中，控制滴加时间为150~200 min，滴加完成后持续反应45~70 min得到聚合乳液； ⑦ .向聚合乳液中加入pH调节剂，使聚合乳液pH在5.2~6.8之间； ⑧ .再向聚合乳液中加水调节聚合乳液固含量为40~50%; ⑨ .继续搅拌25~35min，出料得到产品。
[0014] 所述步骤②中，保持容器内液体温度为18~22°C。
[0015]所述步骤⑥中，反应温度为35~45°C。
[0016]作为优选，所述聚合乳液最终固含量为45%。
[0017] 作为优选，所述A料的质量分数为52%。
[0018] 作为优选，所述步骤⑥中滴加时间为170~180 min。
[0019] 本发明所述的不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂是采用带双键的不饱和羧酸 为主链、分子量为2300~2500的异戊烯醇聚氧乙烯醚、分子量为2900~3100的甲基烯丙基 聚氧乙烯醚、分子量为4100~4300的甲基烯丙基聚氧乙烯醚为支链的聚合物。产品中支链 长度差异更大，能够在保障减水率的前提下，有效提升产品的抗泥性，适应性更强、适应范 围更广。同时本产品特殊的分子结构能够促进水泥的早期水化、使得混凝土的早期强度发 展较快，尤其适用于管粧、混凝土预制构件等特殊混凝土制品。可使工作场地周转更快、提 升工作效率，减少或取消混凝土蒸养步骤，有效减少资源浪费，降低生产成本。
[0020] 本发明所述的不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂的制备方法，工艺简单易于操 作，反应温度较低、减少了资源的浪费，其中B料与C料加入A料为放热反应，可以使温度达到 35~40°C，有效减少了在维持反应温度上蒸汽的消耗，从而减少了制造成本的消耗，制成的 产品固含量合适，既保障了运输成本又保障了产品的粘度。
【具体实施方式】
[0021] 为进一步阐述本发明所达到的预定目的与技术手段及功效，以下结合实施例对本 发明的具体实施方案进行详细说明。
[0022]实施例1: 一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂，其原料按重量份计，包括:异 戊烯醇聚氧乙烯醚150份、低聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚75份、高聚合度甲基烯丙基聚氧 乙烯醚75份、含双键的不饱和羧酸32.5份、分子量调节剂1.5份、还原剂0.6份，其中所述的 异戊烯醇聚氧乙烯醚分子量为2400,所述的低甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为3000,所述 的高聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为4200,所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合 的减水剂，其原料中剩余物质为引发剂、pH调节剂和水，所述的含双键的不饱和羧酸为丙烯 酸，所述的分子量调节剂为重量份为0.65份巯基乙酸与重量份为0.85份的巯基丙酸的组 合，所述的还原剂为医药级维生素 C，引发剂按重量份计选用质量分数为27.5 %的双氧水 2.85份，所述的pH调节剂为质量分数为30%氢氧化钠溶液。
[0023]如上所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂的制备方法，包括以下步 骤： ① .按照上述原料配比称取原料，备用； ② .将称取的异戊烯醇聚氧乙烯醚、低聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚、高聚合度甲基烯 丙基聚氧乙烯醚加入带搅拌的反应器中，再加入水配置得到质量分数为52%溶液，得到A料， 保持容器内液体温度为18~22°C ; ③ .将含双键的不饱和羧酸加水配置成质量分数为44.75%的溶液，得到B料； ④ .将还原剂、分子量调节剂加水配置成质量分数为2.9 %的溶液，得到C料； ⑤ .开启搅拌，向A料中加入引发剂； ⑥ 加入引发剂7 min后，将B料与C料完全滴加到A料中，控制滴加时间为170~180 min， 滴加完成后持续反应55~65 min得到聚合乳液，反应温度为38~42 °C; ⑦ .向聚合乳液中加入pH调节剂，使聚合乳液pH在5.2~6.8之间； ⑧ .再向聚合乳液中加水调节聚合乳液固含量为40~50%; ⑨ .继续搅拌29~32min，出料得到产品。
[0024]实施例2:-种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂，其原料按重量份计，包括:异 戊烯醇聚氧乙烯醚160份、低聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚80份、高聚合度甲基烯丙基聚氧 乙烯醚60份、含双键的不饱和羧酸35份、分子量调节剂2份、还原剂1份，其中所述的异戊烯 醇聚氧乙烯醚分子量为2300,所述的低甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为2900,所述的高聚 合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为4300,所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水 剂，其原料中剩余物质为引发剂、pH调节剂和水，所述的含双键的不饱和羧酸为顺丁烯二 酸、反丁烯二酸按照1比1的组合，所述的分子量调节剂为甲基丙烯磺酸钠，所述的还原剂为 亚硫酸氢钠、吊白块中按重量份2比1的组合，所述的引发剂按重量份计为2份偶氮二异丁 腈、3份过硫酸钾的组合。所述的pH调节剂为质量分数为30%氢氧化钾溶液。
[0025]如上所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂的制备方法，包括以下步 骤： ① .按照上述原料配比称取原料，备用； ② .将称取的异戊烯醇聚氧乙烯醚、低聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚、高聚合度甲基烯 丙基聚氧乙烯醚加入带搅拌的反应器中，再加入水配置得到质量分数为40 %溶液，得到A 料； ③ .将含双键的不饱和羧酸加水配置成质量分数为60 %的溶液，得到B料； ④ .将还原剂、分子量调节剂加水配置成质量分数为5 %的溶液，得到C料； ⑤ .开启搅拌，向A料中加入引发剂； ⑥ 加入引发剂5 min后，将B料与C料完全滴加到A料中，控制滴加时间为150~170 min， 滴加完成后持续反应45~55 min得到聚合乳液，反应温度为35~38 °C; ⑦ .向聚合乳液中加入pH调节剂，使聚合乳液pH在5.2~6.8之间； ⑧ .再向聚合乳液中加水调节聚合乳液固含量为40~45%; ⑨ .继续搅拌25~29min，出料得到产品。
[0026] 实施例3:-种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂，其原料按重量份计，包括:异 戊烯醇聚氧乙烯醚140份、低聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚60份、高聚合度甲基烯丙基聚氧 乙烯醚80份、含双键的不饱和羧酸30份、分子量调节剂1份、还原剂0.4份，其中所述的异戊 烯醇聚氧乙烯醚分子量为2500,所述的低甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为3100,所述的高 聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为4100,所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减 水剂，其原料中剩余物质为引发剂、pH调节剂和水，所述的含双键的不饱和羧酸为丙烯酸与 甲基丙烯酸按重量份比1:1的组合，所述的分子量调节剂为巯基乙酸、酒石酸按重量份比2: 1的组合，所述的还原剂为医药级维生素 C，所述的引发剂按重量份计选用质量分数为27.5 %的双氧水1份、过硫酸钠3.5份的组合。
[0027] 如上所述的不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂的制备方法，包括以下步骤： ① .按照上述原料配比称取原料，备用； ② .将称取的异戊烯醇聚氧乙烯醚、低聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚、高聚合度甲基烯 丙基聚氧乙烯醚加入带搅拌的反应器中，再加入水配置得到质量分数为60 %溶液，得到A 料，保持容器内液体温度为18~22°C ; ③ .将含双键的不饱和羧酸加水配置成质量分数为30%的溶液，得到B料； ④ .将还原剂、分子量调节剂加水配置成质量分数为2 %的溶液，得到C料； ⑤ .开启搅拌，向A料中加入引发剂； ⑥ 加入引发剂8 min后，将B料与C料完全滴加到A料中，控制滴加时间为180~200 min， 滴加完成后持续反应60~70 min得到聚合乳液； ⑦ .向聚合乳液中加入pH调节剂，使聚合乳液pH在5.2~6.8之间； ⑧ .再向聚合乳液中加水调节聚合乳液固含量为45~50%; ⑨ .继续搅拌32~35min，出料得到产品。
[0028] 实施例4:与实施例1基本相似，其不同之处在于:所述的异戊烯醇聚氧乙烯醚分子 量为2300~2400,所述的低甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为2900~3000,所述的高聚合度 甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为4100~4200;所述的引发剂按重量份计选用质量分数为 27.5 %的双氧水2份;所述C料的质量分数为4%;所述的分子量调节剂为巯基乙酸，所述的生 产步骤中⑥的反应温度为42~45 °C。
[0029] 实施例5:与实施例1基本相似，其不同之处在于:所述的异戊烯醇聚氧乙烯醚分子 量为2400~2500,所述的低甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为3000~3100,所述的高聚合度 甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为4200~4300;所述的引发剂按重量份计选用质量分数为 27.5 %的双氧水3.5份;所述的分子量调节剂为甲基丙烯磺酸钠。
[0030] 实施例6:与实施例1基本相似，其不同之处在于:所述的引发剂按重量份计选用4 份过硫酸钠。
[0031] 以下通过将实施例1 一6合成的不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂样品与目前 市场上常规减水剂进行泥浆实验，进行测试说明本发明的有益效果。
[0032] 其中常规减水剂主要成分为异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、巯基 丙酸等。
[0033] 所述的泥浆实验所采用的水泥为拉法基P.042.5,每组实验为水泥500 g、水145g， 水泥泥浆实验结果见表1。
[0034]表1，水泥泥浆实验结果：
由表1可得，本发明实施例所得的6个减水剂样品相对于常规减水剂而言，各个样品的 初始分散性均较高，具有较高的减水率，且均在一个小时内净浆流动度有明显的损失，原因 在于该样品促进了水泥的早期水化。
[0035] 以下通过将实施例1 一6合成的不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂样品与目前 市场上常规减水剂进行混凝土实验，进行测试说明本发明的有益效果。
[0036] 其中常规减水剂主要成分为异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸等。
[0037] 所述的混凝土实验以普通C50混凝土进行实验，1 m3配合比为：水泥424 kg、二级 粉煤灰72kg、机砂686 kg(含泥量为8 %)、石子1119 kg、水148.8kg、减水剂按照折固参量 1.0%进行，本实验采用拉法基P. 042.5，实验结果见表2。
[0038] 表2，混凝土实验结果：
由表2可看出，本发明实施例所得的6个减水剂样品相对于常规减水剂而言，本发明产 品针对含泥量较高的沙子制备的混凝土具有较好的适应性，初始坍落度较常规减水剂略有 提高，且早期强度较常规减水剂发展较快，后期强度和常规减水剂基本维持平衡，综合性能 优良。
[0039]如上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故任凡未脱离本方案技术内容，依据本发 明的技术实质对以上实施例做出任何简单的更改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术 方案的范围。
【主权项】
1. 一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂，其特征在于，其原料按重量份计，包括： 异戊烯醇聚氧乙烯醚140~160份、低聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚70~80份、高聚合度甲 基烯丙基聚氧乙烯醚70~80份、含双键的不饱和羧酸30~35份、分子量调节剂1~2份、还原 剂0.4~1份，所述的异戊烯醇聚氧乙烯醚分子量为2300~2500,所述的低甲基烯丙基聚氧 乙烯醚分子量为2900~3100,所述的高聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为4100~ 4300 〇2. 根据权利要求1所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂，其特征在于:所述 的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂，其原料中剩余物质为引发剂、分子量调节剂、 还原剂、pH调节剂和水。3. 根据权利要求1所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂，其特征在于:所述 的含双键的不饱和羧酸为丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、甲基丙烯酸中的一种或多种组 合。4. 根据权利要求1所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂，其特征在于:所述 的分子量调节剂为巯基乙酸、巯基丙酸、甲基丙烯磺酸钠、酒石酸中的一种或多种组合。5. 根据权利要求1所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂，其特征在于:所述 的还原剂为维生素 C、亚硫酸氢钠、吊白块中的一种或多种，其中维生素 C为医药级维生素 C。6. 根据权利要求2所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂，其特征在于:所述 的引发剂为双氧水、偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或多种组合，作 为优选，引发剂按重量份计选用质量分数为27.5 %的双氧水2~3.5份。7. -种如权利要求1 一6任一所述的不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂的制备方法， 其特征在于，包括以下步骤： ① .按照上述原料配比称取原料，备用； ② .将称取的异戊烯醇聚氧乙烯醚、低聚合度甲基烯丙基聚氧乙烯醚、高聚合度甲基烯 丙基聚氧乙烯醚加入带搅拌的反应器中，再加入水配置得到质量分数为40~60 %溶液，得 到A料； ③ .将含双键的不饱和羧酸加水配置成质量分数为30~60 %的溶液，得到B料； ④ .将还原剂、分子量调节剂加水配置成质量分数为2~5 %的溶液，得到C料； ⑤ .开启搅拌，向A料中加入引发剂； ⑥ 加入引发剂5~8 min后，将B料与C料滴加到A料中，控制滴加时间为150~200min，滴 加完成后持续反应45~70min得到聚合乳液； ⑦ .向聚合乳液中加入pH调节剂，使聚合乳液pH在5.2~6.8之间； ⑧ .再向聚合乳液中加水调节聚合乳液固含量为40~50 %; ⑨ .继续搅拌25~35min，出料得到产品。8. 根据权利要求7所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂的制备方法，其特 征在于:所述步骤⑥中，反应温度为35~45 °C。9. 根据权利要求7所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂的制备方法，其特 征在于:所述聚合乳液最终固含量为45 %。10. 根据权利要求7所述的一种不同分子量聚氧乙烯醚聚合的减水剂的制备方法，其特 征在于:所述A料的质量分数为52 %。
【文档编号】C04B24/26GK106008849SQ201610355008
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】任豪, 王虎生, 贾维龙, 陈鹏明
【申请人】四川恒泽建材有限公司