常溫合成緩釋型高保坍聚羧酸減水劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種混凝土減水劑的生產(chǎn)方法，具體涉及一種采用復(fù)合氧化還原體系 常溫合成緩凝型高保坍聚羧酸減水劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，由于聚羧酸減水劑具有低摻量、高減水率、高強(qiáng)度等性能被廣泛的運(yùn)用于混 凝土行業(yè)，并且每年的需求量逐步增加，已形成逐步取代萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸系減 水劑的趨勢。然而對于目前合成聚羧酸減水劑通常采用的是加熱合成，合成溫度在60~90°C 之間有的甚至更高，合成的減水劑相對含固量較低，這樣一來在合成以及運(yùn)輸?shù)倪^程中，無 意間增加合成聚羧酸減水劑的合成和銷售成本，迫使部分消費(fèi)者不得不使用對環(huán)境污染較 大的萘系等減水劑，而此類減水劑已在歐洲部分國家限制使用，不久將來也許在中國也會 限制使用。在這樣的背景下，迫切需要通過改變合成工藝條件來減小合成成本，常溫合成聚 羧酸減水劑已成為減水劑行業(yè)的發(fā)展一種趨勢。
[0003] 參考文獻(xiàn)： CN201110460995.6-種聚羧酸系混凝土減水劑； CN201210376030.3-種通用型聚羧酸減水劑及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服【背景技術(shù)】的缺點(diǎn)，提供一種常溫合成緩釋型高保坍聚羧酸 減水劑的方法，該方法能夠解決以往生產(chǎn)聚羧酸減水劑時(shí)的加熱及控?zé)釂栴}，減少燃料的 使用，使聚羧酸減水劑成為真正的清潔環(huán)保型產(chǎn)品，是一種新的工藝方法，能夠大范圍的應(yīng) 用于工業(yè)生產(chǎn)，具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
[0005] 完成上述發(fā)明任務(wù)的方案是：一種常溫合成緩釋型高保坍聚羧酸減水劑的方法， 其特征在于，步驟如下： ⑴.在5°C~35°C室溫條件下，將異戊烯醇聚氧乙烯醚大單體、馬來酸酐和自來水加入到 反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌溶解成均勻的混合溶液a; ⑵.滴加由過硫酸銨和雙氧水配成的混合溶液b; (3) . 10 min后滴加由連二亞硫酸鈉和巰基丙酸配成的混合溶液c; (4) . 10 min后滴加由丙烯酸和甲基丙烯磺酸鈉配成的混合溶液d; (5) .滴加時(shí)間為1.5-2 h;滴加完后保溫2-2.5h，結(jié)束反應(yīng)； (6) .用NaOH溶液調(diào)pH值至6~7,所得淡黃色透明液體即為聚羧酸減水劑。
[0006] 以上方案中，步驟⑴是在室溫5°C_35°C條件下進(jìn)行。
[0007] 以上方案中，步驟⑶是在步驟⑵完成10 min后開始滴加。
[0008] 以上方案中，步驟⑷是在步驟⑶完成10 min后開始滴加。
[0009 ] 其中溶液a:溶液b:溶液c:溶液d的重量比為100:8~15:2~10:18~32。
[0010]混合溶液a中，異戊烯醇聚氧乙烯醚、馬來酸酐和水的重量比為100:2~6:74~78。
[0011] 混合溶液b中，過硫酸銨和雙氧水的重量比為1:1~4。
[0012] 混合溶液c中，連二亞硫酸鈉和巰基丙酸的重量比為1:1~3。
[0013] 混合溶液d中，丙烯酸和甲基丙烯磺酸鈉的重量比為1~5:1。
[0014] 申請人推薦的重量比如下： 溶液a:溶液b:溶液c:溶液d的重量比為100:6~12:4~8:20~30。
[0015] 混合溶液a中，異戊烯醇聚氧乙烯醚、馬來酸酐和水的重量比為100:3~5:75~77; 混合溶液b中，過硫酸銨和雙氧水的重量比為1:1~3。
[0016] 混合溶液c中，連二亞硫酸鈉和巰基丙酸的重量比為1:1~2。
[0017] 混合溶液d中，丙烯酸和甲基丙烯磺酸鈉的重量比為1~4:1。
[0018] 最佳重量比如下： 溶液a:溶液b:溶液c:溶液d的重量比為100:9~10:6~7:22~25; 混合溶液a:異戊烯醇聚氧乙烯醚大單體100份、馬來酸酐3份、水77份； 混合溶液b:過硫酸銨5.6份、雙氧水11.2份； 混合溶液c:連二亞硫酸鈉5.6份、巰基丙酸5.6份； 混合溶液d:丙烯酸10份、甲基丙烯磺酸鈉30份。本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比有如下優(yōu)點(diǎn):本 發(fā)明的聚羧酸減水劑采用復(fù)合氧化還原體系的自由基聚合方法，以水為溶劑，整個(gè)合成過 程無需加熱，不使用有機(jī)溶劑，既節(jié)約能源，又不造成污染，且在工業(yè)生產(chǎn)中能大量應(yīng)用。本 發(fā)明合成減水劑的流動度等性能見表1。塌落度、擴(kuò)散度、抗壓強(qiáng)度等性能見表2。
[0019] 目前，酯類聚羧酸減水劑的合成溫度通常為90°C~120°C，合成時(shí)間為8~10小時(shí)， 醚類聚羧酸減水劑的合成溫度大多在60°C~100°C，反應(yīng)時(shí)間一般為6~8小時(shí)。本發(fā)明的聚 羧酸減水劑常溫合成工藝是采用水溶性氧化一一還原引發(fā)體系。氧化一還原體系的加入降 低了引發(fā)劑分解成自由基的活化能，加快引發(fā)劑的分解，從而實(shí)現(xiàn)低溫條件下的自由基聚 合反應(yīng)，同時(shí)加快了聚合速度。改進(jìn)工藝后，聚羧酸減水劑的合成溫度降低至5°C~35°C，合 成時(shí)間降低為2.5~4.5小時(shí)。常溫制備聚羧酸減水劑過程中無需加熱升溫或保溫，僅當(dāng)固 態(tài)原料所占比例較大時(shí)，需將原料熔化或溶解于溶劑中，耗費(fèi)能源。以功率為IlkW的IOt反 應(yīng)釜生產(chǎn)一釜聚羧酸減水劑為例：合成時(shí)間由8小時(shí)縮短至3小時(shí)，節(jié)約電能55kW · h;傳統(tǒng) 方法合成聚羧酸減水劑過程中需將反應(yīng)用水和夾套內(nèi)用于加熱或保溫的水事先加熱至95 °C，每釜反應(yīng)用水量約為2.4t，夾套加熱或保溫用水約為4t，假設(shè)室溫為20°C，則傳統(tǒng)合成 方法加熱共計(jì)消耗電能約556kW · h;因此，采用常溫合成工藝后，聚羧酸減水劑每釜的生產(chǎn) 能耗由原來的644kW · h降低至33kW · h，節(jié)約電能611kW · h，約為傳統(tǒng)工藝能耗的95%，每釜 產(chǎn)品節(jié)約成本節(jié)約480元，折合每噸產(chǎn)品成本降低約50元，既達(dá)到了節(jié)約能源的目的，也取 得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
[0020] 聚羧酸減水劑常溫制備工藝綠色環(huán)保、整個(gè)生產(chǎn)過程無"三廢"排放，是一種綠色 環(huán)保的合成方法，積極響應(yīng)了國家清潔生產(chǎn)的號召。根據(jù)減水劑的發(fā)展歷程，一般把減水劑 的發(fā)展分為三個(gè)階段:第一代是以木鈣、木鈉為代表的普通減水劑，減水率在6%~12%，該 系列產(chǎn)品已不能滿足高性能混凝土的發(fā)展要求;第二代是以萘系和三聚氰胺為代表的高效 減水劑，減水率在15%~25%，在生產(chǎn)過程中有的工藝中由于甲醛、工業(yè)萘和三聚氰胺等原 材料的使用會造成嚴(yán)重環(huán)境污染問題，不符合環(huán)境友好型社會發(fā)展要求;第三代是以聚羧 酸鹽為代表的高性能減水劑，其具有減水率高(可達(dá)30%)，摻量少(0.2%~0.4%)，所配制 混凝土具有強(qiáng)度高、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是目前外加劑行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品和發(fā)展方向。聚羧酸系 減水劑傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中由于加熱會產(chǎn)生少量有機(jī)廢氣，常溫合成工藝實(shí)現(xiàn)了有機(jī)廢氣有組 織零排放。聚羧酸減水劑常溫合成工藝由于減少了加熱或降溫負(fù)荷，則減少了蒸汽循環(huán)用 水以及冷卻水的使用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝廢水零排放。此外，常溫合成工藝較傳統(tǒng)工藝節(jié)約能耗 高達(dá)90%以上，并有助于減少粉塵排放，實(shí)現(xiàn)全面清潔生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步的論述，但實(shí)施例不應(yīng)視作對本發(fā)明權(quán)利的限 定。
[0022] 在實(shí)施例1-實(shí)施例15中，溶液a:溶液b:溶液c:溶液d的重量比為100:6~15:2~10: 18~32〇
[0023] 實(shí)施例1， 35°C時(shí)，將100份異戊烯醇聚氧乙烯醚大單體、3份馬來酸酐和77份自來水加入到反應(yīng) 釜內(nèi)，攪拌溶解成均勻的混合溶液a;滴加由5.4份過硫酸銨和5.4份雙氧水配成的混合溶液 b; 10 min后滴加由3.6份連二亞硫酸鈉和3.6份巰基丙酸配成的混合溶液c; 10 min后滴 加由18份丙烯酸和18份甲基丙烯磺酸鈉配成的混合溶液d，滴加時(shí)間為1.5 h;滴加完后保 溫2.5h結(jié)束反應(yīng);用NaOH溶液調(diào)pH值至6,所得淡黃色透明液體即為聚羧酸減水劑。
[0024] 實(shí)施例2， 30°C時(shí)，將100份異戊烯醇聚氧乙烯醚大單體、4份馬來酸酐和76份自來水加入到反應(yīng) 釜內(nèi)，攪拌溶解成均勻的混合溶液a;滴加由5.4份過硫酸銨和16.2份雙氧水配成的混合溶 液b; 10 min后滴加由4份連二亞硫酸鈉和6份巰基丙酸配成的混合溶液c; 10 min后滴加 由40份丙烯酸和8份甲基丙烯磺酸鈉配成的混合溶液d，滴加時(shí)間為2h;滴加完后保溫2h結(jié) 束反應(yīng);用NaOH溶液調(diào)pH值至6.5,所得淡黃色透明液體即為聚羧酸減水劑。
[0025] 實(shí)施例3， 25°C時(shí)，將100份異戊烯醇聚氧乙烯醚大單體、5份馬來酸酐和75份自來水加入到反應(yīng) 釜內(nèi)，攪拌溶解成均勻的混合溶液a;滴加由6份過硫酸銨和12份雙氧水配成的混合溶液b; 10 min后滴加由6份連二亞硫酸鈉和12份巰基丙酸配成的混合溶液c; 10 min后滴加由20 份丙烯酸和12.4份甲基丙烯磺酸鈉配成的混合溶液d，滴加時(shí)間為2h;滴加完后保溫2.5h結(jié) 束反應(yīng);用NaOH溶液調(diào)pH值至7,所得淡黃色透明液體即為聚羧酸減水劑。
[0026] 實(shí)施例4， 20°C時(shí)，將100份異戊烯醇聚氧乙烯醚大單體、6份馬來酸酐和74份自來水加入到反應(yīng) 釜內(nèi)，攪拌溶解成均勻的混合溶液a;滴加由4.3份過硫酸銨和17.2份雙氧水配成的混合溶 液b; 10 min后滴加由5份連二亞硫酸鈉和8份巰基丙酸配成的混合溶液c; 10 min后滴加 由40份丙烯酸和12份甲基丙烯磺酸鈉配成的混合溶液d，滴加時(shí)間為1.5h;滴加完后保溫2h 結(jié)束反應(yīng);用NaOH溶液調(diào)pH值至7,所得淡黃色透明液體即為聚羧酸減水劑。
[0027] 實(shí)施例5， 15°C時(shí)，將100份異戊烯醇聚氧乙烯醚大單體、4份馬來酸酐和76份自來水加入到反應(yīng) 釜內(nèi)，攪拌溶解成均勻的混合溶液a;滴加由7份過硫酸銨和14份雙氧水配成的混合溶液b; 10 min后滴加由5.5份連二亞硫酸鈉和8份巰基丙酸配成的混合溶液c; 10 min后滴加由 40份丙烯酸和10份甲基丙烯磺酸鈉配成的混合溶液d，滴加時(shí)間為1.5h;滴加完后保溫2.5h 結(jié)束反應(yīng);用NaOH溶液調(diào)pH值至6.5,所得淡黃色透明液體即為聚羧酸減水劑。
[0028] 實(shí)施例6， 10°C時(shí)，