CN106117461B - 烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的方法 - Google Patents

烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106117461B
CN106117461B CN201610563196.4A CN201610563196A CN106117461B CN 106117461 B CN106117461 B CN 106117461B CN 201610563196 A CN201610563196 A CN 201610563196A CN 106117461 B CN106117461 B CN 106117461B
Authority
CN
China
Prior art keywords
alkenyl
reducer
polymeric monomer
water
chain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610563196.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106117461A (zh
Inventor
刘晓
管佳男
王子明
奚文博
王亚丽
王剑锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201610563196.4A priority Critical patent/CN106117461B/zh
Publication of CN106117461A publication Critical patent/CN106117461A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106117461B publication Critical patent/CN106117461B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F285/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to preformed graft polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/2652—Nitrogen containing polymers, e.g. polyacrylamides, polyacrylonitriles
    • C04B24/2658—Nitrogen containing polymers, e.g. polyacrylamides, polyacrylonitriles containing polyether side chains
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F120/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F120/10—Esters
    • C08F120/34—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F126/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F126/02—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen by a single or double bond to nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00—Polymerisation catalysts
    • C08F4/40—Redox systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/30—Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的方法属于减水剂领域。本发明通过先聚合阳离子链再与烯基酰氯反应得到大单体而后与羧酸小单体共聚合的方法，即以不饱和阳离子季铵盐单体为反应物，在高价铈盐与醇类组成的氧化‑还原引发体系下聚合得到端羟基阳离子长链，然后将端羟基阳离子长链、聚乙二醇单甲醚分别与烯基酰氯反应制备出不同结构的大单体，再与不饱和羧酸类小单体进行自由基共聚而得。本发明通过聚合阳离子链并结合聚醚分别与烯基酰氯反应的方式，成功合成出了不同结构与功能的大单体，并最终得到聚羧酸为主链、阳离子长链和聚醚为多元侧链的新型梳状结构聚羧酸减水剂。该反应工艺简便易行，表现出优异的减水保坍与抵抗粘土等多重功效。

Description

烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土用聚羧酸高性能减水剂的技术领域，特别涉及到一种采用不饱和阳离子季铵盐先聚合再与烯基酰氯反应成为大单体而后与不饱和羧酸小单体共聚合成聚羧酸减水剂的具体制备方法。
背景技术
由于能够防止混凝土坍落度损失而不引起明显缓凝，在低掺量下发挥较高的塑化效果，并且具有流动性保持性好、高性能化余地大、分子构造自由度高、对混凝土增强和减缩效果显著、有害物质含量极低等技术性能特点，聚羧酸系高性能减水剂赋予了混凝土出色的施工和易性、良好的强度发展、优良的耐久性，符合现代化混凝土工程的需要，已逐渐成为配制高性能混凝土的首选外加剂。然而，聚羧酸减水剂对砂石骨料的含泥量敏感性强，影响混凝土施工工作性，因此，克服这一缺点已成为拓宽聚羧酸减水剂适用范围的关键。
针对骨料含泥问题的作用特点，结合分子结构设计理论，可以通过调换聚合单体种类、改变单体配合比以及调控分子结构官能团等方法设计出不同分子结构和性能的聚羧酸减水剂产品，合成出的聚羧酸减水剂确保不丧失原有减水保坍作用的同时兼具抑制粘土副作用的功效，这将丰富聚羧酸减水剂种类和成员，进一步拓宽聚羧酸结构减水剂的使用范围，提高其原材料适应性，强化性能优势，以结构创新带动其性能突破和提升。
聚羧酸减水剂的梳状结构决定了其侧链大分子易于被负电荷粘土的层状结构所吸附，使得其工作性大大降低。因此，本发明创新性地通过分子结构设计法将阳离子结构引入到聚羧酸减水剂的分子结构中，通过烯基酰氯与之反应合成了抗泥和减水的复合大单体侧链，可实现有效分工，不同结构侧链发挥不同效果，减水保坍的同时还能抑制粘土副作用，这将对保护优质砂石骨料、实现天然骨料资源的节约利用，有着积极的现实意义。
专利CN 102516471A(公开日：2012年6月27日)报道了一种梳状高聚物相变储能材料的制备方法。该专利是以聚乙二醇单甲醚为主要原料，在冰水浴中溶于二氯甲烷后，加入缚酸剂及丙烯酰氯，减压抽滤得丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯，再与丙烯酰胺类单体共聚合得到具有梳状分子链形态的相变储能材料。该发明制备的相变材料能够在热加工过程中以熔体的形式流动，其梳状分子链形态又能减小其对基体的增塑作用，制备工艺简单，生产成本低。该发明充分利用了丙烯酰氯与羟基的反应特性，并合成了梳状聚合物，其主要目的是合成相变储能材料降低加工过程中的能耗。但是该发明仅仅是利用了丙烯酰氯与羟基的反应原理，反应过程较为复杂，工艺条件过于苛刻，并且发明产物未应用于减水剂领域，其分子结构也没有接枝不同功效的侧链，更是未能利用此原理接枝阳离子侧链抑制粘土副作用，在结构本质上未能真正实现颠覆性的改造与创新。
专利CN 104311743A(公开日：2015年1月28日)报道了一种用于废水处理的低成本改性絮凝剂的制备方法。该发明以羟甲基淀粉为主体，通过加入硝酸铈铵作为引发剂引发丙烯酰胺单体在羟甲基淀粉表面接枝聚合，产物再与甲醛和二甲胺反应得到改性絮凝剂。该发明的优点是以来源广泛的羟甲基淀粉作为主要反应原料，成本低廉、pH值适用范围宽、絮凝性能优良，并且采用的硝酸铈铵引发剂也能够有效地利用该类型引发体系的优势。但是该发明产物作为优良絮凝剂，既不具备减水分散的能力，也不具备高抗泥效果，因此尽管利用了硝酸铈铵的引发体系，仍然无法应用于混凝土技术当中的聚羧酸减水剂领域。
专利CN 104446101A(公开日：2015年3月25日)报道了一种阳离子改性的聚羧酸减水剂，是由一元不饱和羧酸及其衍生物单体、阳离子型单体、异戊烯醇聚氧乙烯醚单体和二元不饱和羧酸及其衍生物单体在引发剂和链转移剂的作用下共聚合而成。该发明产物加入到混凝土中时，能同时吸附在带正电荷和带负电荷的水泥矿物表面，体现出优越于阴离子型聚羧酸减水剂的特点，而且，该产物在水泥浆体碱性环境中分子链发生扩展，吸附形态更舒展，减水率更优异。但是该发明产物仅仅是在分子结构的主链中引入了阳离子型单体(而非本发明的引入聚阳离子长侧链)，提高了一定的减水分散效果，并未充分发挥不同侧链结构特征以实现减水分散与高抗粘土等多重作用的效果，也未能达到分子结构设计法实现化学外加剂功能化调控的目的。
以上专利中描述的聚羧酸减水剂、絮凝剂或者相变储能材料各具有一定的优良特性，然而，上述合成方法得到的产物均有一定程度的不足之处，研究者多集中于实现减水、絮凝、储能其中的某一项性能，而未能通过烯基酰氯醇解高价铈盐引发体系下聚合的阳离子型侧链和聚醚侧链并接枝共聚的方法实现集减水-保坍-分散-抗泥等应用性能于一身的复合功能型化学外加剂。仅仅通过主链引入阳离子型嵌段的方法大大限制了聚羧酸减水剂在混凝土外加剂领域的推广应用，经事实证明合成具有多重作用的复合官能团型分子结构可以明显提高聚合物的应用性能功效。因此，这就要求合成的减水剂在分子结构层面颠覆性的创新，不拘泥于传统的合成方式，创新性地利用高价铈盐引发聚阳离子长链、烯基酰氯醇解聚阳离子和聚醚制备大单体、大小单体共聚合形成梳状复合侧链结构的合成路线和特征，既具备减水保坍-抗泥的复合工作性能，同时还有利于工业化推广应用，有关这方面工作国内外未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的工艺，通过将高价铈盐与醇组成氧化-还原引发体系引发聚合不饱和阳离子季铵盐单体得到阳离子长链，然后将阳离子长链、聚乙二醇单甲醚分别与烯基酰氯反应制备出不同结构的大单体，再与不饱和羧酸类小单体进行自由基共聚得到性能优异的复合侧链型聚羧酸减水剂。本发明是从分子结构设计理论出发，增加了高价铈盐-醇为氧化还原引发体系下聚合端羟基阳离子型长链、以及酰氯基团醇解连接制备大单体的两个步骤，并成功与小单体反应共聚，得到了聚羧酸为主链、端羟基阳离子和聚醚为复合侧链的新型梳状结构的聚羧酸减水剂，实现了通过结构创新获得高减水和高抗泥等多重工作能效的目的，丰富了聚合物结构-性能研究在混凝土化学外加剂领域的应用。采用本方法合成的聚羧酸减水剂具有复合侧链结构，不同于常规聚羧酸减水剂的侧链组成，其聚醚侧链能够通过空间位阻作用实现优异的减水保坍效果，其阳离子侧链结构能够在高粘土含量的混凝土体系中改变电荷电性，进一步防止聚醚侧链被吸入粘土层间而丧失功效，从而抑制粘土对工作性能产生的不利影响，表现出比普通聚羧酸减水剂更为优异的特性效果。
本发明提供了一种烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的方法，通过先聚合阳离子链再与烯基酰氯反应得到大单体而后与羧酸小单体共聚合的方法合成聚羧酸减水剂材料，包括以下条件和步骤：
(1)阳离子侧链聚合：首先将单体不饱和阳离子季铵盐和还原剂低级脂肪醇加入反应器中，再加入水配制成质量浓度为2-10％的水溶液，反应器充氮气反复3-5次除氧10-30分钟后密封，加入氧化剂高价铈盐，搅拌10-30分钟待其混合均匀，继续升温至10-60℃下进行聚合反应，反应6-16小时，即得端羟基阳离子侧链水溶液；
(2)醇解反应：将步骤(1)所得产物端羟基阳离子侧链水溶液抽真空除去体系内水分，依次加入聚乙二醇单甲醚、烯基酰氯、有机溶剂，并且每次加料间隔搅拌时间5-20分钟，升温至40-90℃，反应2-4小时后加入甲醇，反复洗涤沉淀3-5次，将沉淀物在40-80℃下真空干燥至恒重，即得大单体；
(3)接枝共聚：向步骤(2)中所得大单体中依次加入(甲基)丙烯酸或其与不饱和羧酸的混合物、水、分子量调节剂、质量分数为1-30％的引发剂过硫酸盐水溶液，并且每次加料间隔搅拌时间5-20分钟，升温至55-90℃下进行聚合反应，反应1.5-8小时，冷却至25-40℃，最后加入水稀释即得所需浓度的聚羧酸减水剂溶液。
上述步骤(1)中所述的不饱和阳离子季铵盐为三甲基烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、四烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基丁基溴化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基丁基溴化铵、丙烯酰氧乙基二甲基十二烷基溴化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基十二烷基溴化铵、丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基溴化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基溴化铵中的一种或几种，用量与步骤(1)中所述的高价铈盐的摩尔比为10-1000：1；步骤(1)中所述的低级脂肪醇为正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2，2-二甲基-1-丙醇或环己醇；步骤(1)中所述的高价铈盐为硝酸铈铵或硫酸铈铵，用量与步骤(1)中所述的低级脂肪醇的摩尔比为0.03-1：1。
上述步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚用量与步骤(1)中所述的低级脂肪醇的摩尔比为1-5：1；步骤(2)中所述的烯基酰氯为丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯、2-乙基丙烯酰氯、2-丁烯酰氯，用量与步骤(1)中所述的低级脂肪醇和步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚的总摩尔比为1-1.5：1；步骤(2)中所述的有机溶剂为二甲基亚砜、1,4-二氧己环或二甲基甲酰胺，用量与步骤(1)中所述的不饱和阳离子季铵盐、步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚和步骤(2)中所述的烯基酰氯质量和之比为1-5：1；步骤(2)中所述的甲醇用量与步骤(1)中所述的不饱和阳离子季铵盐、步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚和步骤(2)中所述的烯基酰氯质量和之比为5-10：1。
上述步骤(3)中所述的不饱和羧酸为衣康酸、马来酸(酐)、富马酸中的一种或几种，用量与步骤(3)中加入的(甲基)丙烯酸的摩尔比为0.1-5：1；步骤(3)中所述的(甲基)丙烯酸或其与不饱和羧酸的混合物与步骤(1)中所述的低级脂肪醇和步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚的总摩尔比为2-6.5：1；步骤(3)中所述的加入水的质量是步骤(3)中所述的(甲基)丙烯酸或其与不饱和羧酸的混合物和步骤(2)所得大单体质量和的80-200％；步骤(3)中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、烯丙基磺酸钠或正十二烷基硫醇，用量与步骤(1)中所述的低级脂肪醇和步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚的总摩尔比为0.1-0.4：1；步骤(3)中所述的引发剂过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠，用量与步骤(1)中所述的低级脂肪醇和步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚的总摩尔比为0.05-0.25：1。
本发明方法中的聚乙二醇单甲醚的数均分子量为500-3000。
本发明方法与现有技术相比具有以下有益效果：
1.本发明从分子结构设计理论出发，以不饱和阳离子季铵盐单体为反应物，在高价铈盐与醇组成的氧化-还原引发体系下自由基聚合得到阳离子长链，同时，将烯基酰氯与阳离子长链、聚醚链反应合成两种不同功能的大单体，这是从常规的聚醚侧链向多元化、多功能化复合改性侧链发展的独特设计，是在梳形聚羧酸减水剂分子结构方向上的创新和突破，其新颖特殊的结构不仅可以实现减水剂在应用性能方面的变革，而且有利于扩充聚合物分子设计-结构-性能的理论内涵，为后续深层次开发其它新品种聚羧酸减水剂拓宽了研究思路和发展方向。
2.本发明方法创新性地使用高价铈盐-醇类的氧化还原引发体系，利用高价铈盐强氧化性和具备引发有机物产生游离自由基的特性，摒弃了传统的单组份热引发体系、单一高价铈盐的引发体系、氧化-还原引发体系如双氧水-VC体系等，该引发体系下的聚合反应过程温和稳定，副反应极少，并能够大大降低聚合反应过程的活化能，应用前景广阔，为聚羧酸减水剂提供了一种新的引发聚合的方法。
3.不同于其它发明方法中仅仅是共聚少量阳离子结构于分子主链中，本发明方法制备的复合大单体对应合成的聚羧酸减水剂含有大量季铵盐阳离子侧链，能够与带负电的粘土颗粒的层间和表面产生静电吸附作用，有利于吸附在粘土层间，同时，粘土的层间域容积并不是无限大的，在吸附了大量的阳离子侧链后，可以避免其它具有减水作用的聚醚侧链进入粘土层间，保护该减水剂的减水保坍功效不丧失，从而表现出高减水、高抗泥的作用效果。该产品还可多元化地扩展应用在精细化工和表面活性剂等领域，是一种具有特殊优势和鲜明特点的聚羧酸减水剂，具有很好的应用前景和市场竞争力。
4.本发明的合成方法与传统方法相比，反应所需原料常见易得，整个合成过程简单可控、高效便捷，所用的聚合及醇解步骤也均属普通操作工艺，无需特殊操作或昂贵助剂，丰富了功能性聚羧酸减水剂的合成方法，易于实现工业化生产。该合成过程对设备无特殊要求，并保留有复合的高减水和高保坍效果的官能团，而且具有分子可设计能力强、分子量可控、聚合度高、分子量分布窄等优点，具有很好的推广潜力和应用价值。
5.本合成过程能耗小、条件温和、安全环保、生产成本低、清洁无污染，整个反应均在中低温度下进行，有利于维持体系平稳，减少副反应发生，保证反应产物的收率。同时，使用的不饱和阳离子季铵盐单体和不饱和羧酸类单体原料的适用分子量范围宽，有利于多样化产品的大量推广和应用，增加抗泥型聚羧酸减水剂的市场份额占有量。
6.按照本发明方法合成的聚羧酸减水剂具有双重侧链，表现出比常规聚羧酸减水剂更加优异的混凝土和易性、减水保坍能力和抗泥效果，在高含泥量时仍能表现出较好的流动性和保持能力，并且对不同品种的水泥表现出很强的适应性。此外，该减水剂产品状态稳定，高浓度下静置后不分层，低温下存储后不结晶且性能均不受影响。该合成方法在简单直接的同时，所得产品依然具有优异的各项性能指标，有利于工业化推广应用，因此具有很好的经济和社会效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的实施不限于此。
实施例1
首先将22.07g甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵和1g环己醇加入反应器中，再加入553.81g水配制成质量浓度为4％的水溶液，反应器充氮气反复3次除氧18分钟后密封，加入5.97g硫酸铈铵，搅拌18分钟待其混合均匀，继续升温至10℃下进行聚合反应，反应16小时，即得端羟基阳离子侧链水溶液；将所得端羟基阳离子侧链水溶液抽真空除去体系内水分，依次加入25g聚乙二醇单甲醚(分子量＝500)、5.43g丙烯酰氯、262.52g二甲基甲酰胺，并且每次加料间隔搅拌时间10分钟，升温至40℃，反应4小时后加入420.03g甲醇，反复洗涤沉淀5次，将沉淀物在55℃下真空干燥至恒重，即得大单体；向所得大单体中依次加入10.33g甲基丙烯酸、63.84g水、0.55g巯基乙酸、71.43g质量分数为1％的过硫酸钠水溶液，并且每次加料间隔搅拌时间17分钟，升温至85℃下进行聚合反应，反应1.5小时，冷却至40℃，最后加入14.4g水即得质量分数为30％的聚羧酸减水剂溶液。
实施例2
将实施例1得到的质量分数为30％的聚羧酸减水剂溶液在6℃下存放20天后，测定其实施效果。
实施例3
首先将14.71g甲基丙烯酰氧乙基二甲基丁基溴化铵和0.74g异丁醇加入反应器中，再加入757.11g水配制成质量浓度为2％的水溶液，反应器充氮气反复4次除氧30分钟后密封，加入0.6g硫酸铈铵，搅拌30分钟待其混合均匀，继续升温至55℃下进行聚合反应，反应6小时，即得端羟基阳离子侧链水溶液；将所得端羟基阳离子侧链水溶液抽真空除去体系内水分，依次加入45g聚乙二醇单甲醚(分子量＝3000)、3.66g甲基丙烯酰氯、253.47g二甲基亚砜，并且每次加料间隔搅拌时间12分钟，升温至85℃，反应2.5小时后加入633.69g甲醇，反复洗涤沉淀3次，将沉淀物在40℃下真空干燥至恒重，即得大单体；向所得大单体中依次加入7.89g甲基丙烯酸、5.32g富马酸、100.52g水、1.08g烯丙基磺酸钠、10.14g质量分数为8％的过硫酸钾水溶液，并且每次加料间隔搅拌时间20分钟，升温至90℃下进行聚合反应，反应3小时，冷却至35℃，最后加入6.14g水即得质量分数为40％的聚羧酸减水剂溶液。
实施例4
将实施例3得到的浓度为40％的聚羧酸减水剂溶液在5℃下存放20天后，测定其实施效果。
实施例5
首先将33.23g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和0.74g正丁醇加入反应器中，再加入645.49g水配制成质量浓度为5％的水溶液，反应器充氮气反复4次除氧10分钟后密封，加入0.44g硝酸铈铵，搅拌10分钟待其混合均匀，继续升温至60℃下进行聚合反应，反应8小时，即得端羟基阳离子侧链水溶液；将所得端羟基阳离子侧链水溶液抽真空除去体系内水分，依次加入48g聚乙二醇单甲醚(分子量＝1200)、5.75g2-丁烯酰氯、217.42g二甲基甲酰胺，并且每次加料间隔搅拌时间18分钟，升温至55℃，反应3.8小时后加入478.33g甲醇，反复洗涤沉淀3次，将沉淀物在70℃下真空干燥至恒重，即得大单体；向所得大单体中依次加入10.76g甲基丙烯酸、3.25g衣康酸、122.07g水、1.19g甲基丙烯磺酸钠、5.41g质量分数为20％的过硫酸钾水溶液，并且每次加料间隔搅拌时间8分钟，升温至65℃下进行聚合反应，反应7小时，冷却至25℃，最后加入26.19g水即得质量分数为40％的聚羧酸减水剂溶液。
实施例6
将实施例5得到的质量分数为40％的聚羧酸减水剂溶液在5℃存放30天后，测定其实施效果。
实施例7
首先将64.67g二甲基二烯丙基氯化铵和0.6g异丙醇加入反应器中，再加入867.14g水配制成质量浓度为7％的水溶液，反应器充氮气反复3次除氧25分钟后密封，加入2.39硫酸铈铵，搅拌20分钟待其混合均匀，继续升温至35℃下进行聚合反应，反应13小时，即得端羟基阳离子侧链水溶液；将所得端羟基阳离子侧链水溶液抽真空除去体系内水分，依次加入48g聚乙二醇单甲醚(分子量＝2400)、4.62g2-乙基丙烯酰氯、211.12g1,4-二氧己环，并且每次加料间隔搅拌时间20分钟，升温至60℃，反应3.5小时后加入703.74g甲醇，反复洗涤沉淀5次，将沉淀物在50℃下真空干燥至恒重，即得大单体；向所得大单体中依次加入0.98g丙烯酸、13.37g马来酸酐、105.8g水、0.8g巯基丙酸、6.85g质量分数为15％的过硫酸铵水溶液，并且每次加料间隔搅拌时间15分钟，升温至70℃下进行聚合反应，反应6小时，冷却至28℃，最后加入20.63g水即得质量分数为50％的聚羧酸减水剂溶液。
实施例8
将实施例7得到的质量分数为50％的聚羧酸减水剂溶液在6℃存放40天后，测定其实施效果。
实施例9
首先将81.38g三甲基烯丙基氯化铵和0.6g正丙醇加入反应器中，再加入737.86g水配制成质量浓度为10％的水溶液，反应器充氮气反复5次除氧15分钟后密封，加入1.1g硝酸铈铵，搅拌15分钟待其混合均匀，继续升温至40℃下进行聚合反应，反应12小时，即得端羟基阳离子侧链水溶液；将所得端羟基阳离子侧链水溶液抽真空除去体系内水分，依次加入54g聚乙二醇单甲醚(分子量＝1800)、5.02g甲基丙烯酰氯、280.8g二甲基亚砜，并且每次加料间隔搅拌时间15分钟，升温至70℃，反应3小时后加入702g甲醇，反复洗涤沉淀4次，将沉淀物在65℃下真空干燥至恒重，即得大单体；向所得大单体中依次加入3.44g甲基丙烯酸、5.2g衣康酸、4.64g马来酸、4.64g富马酸、317.87g水、0.73g巯基乙酸、9.52g质量分数为10％的过硫酸钠水溶液，并且每次加料间隔搅拌时间10分钟，升温至80℃下进行聚合反应，反应5小时，冷却至30℃，最后加入44.41g水即得质量分数为30％的聚羧酸减水剂溶液。
实施例10
将实施例9得到的质量分数为30％的聚羧酸减水剂溶液在7℃存放40天后，测定其实施效果。
实施例11
首先将58.1g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和0.88g正戊醇加入反应器中，再加入924.06g水配制成质量浓度为6％的水溶液，反应器充氮气反复5次除氧20分钟后密封，加入0.16g硝酸铈铵，搅拌25分钟待其混合均匀，继续升温至25℃下进行聚合反应，反应14小时，即得端羟基阳离子侧链水溶液；将所得端羟基阳离子侧链水溶液抽真空除去体系内水分，依次加入20g聚乙二醇单甲醚(分子量＝2000)、3.14g2-丁烯酰氯、81.34g1,4-二氧己环，并且每次加料间隔搅拌时间5分钟，升温至90℃，反应2小时后加入567.95g甲醇，反复洗涤沉淀4次，将沉淀物在80℃下真空干燥至恒重，即得大单体；向所得大单体中依次加入9.37g丙烯酸、77.68g水、1.62g正十二烷基硫醇、3.8g质量分数为30％的过硫酸铵水溶液，并且每次加料间隔搅拌时间5分钟，升温至55℃下进行聚合反应，反应8小时，冷却至26℃，最后加入11.05g水即得质量分数为50％的聚羧酸减水剂溶液。
实施例12
将实施例11得到的浓度为50％的聚羧酸减水剂溶液在6℃下存放30天后，测定其实施效果。
实施效果：
1.水泥净浆流动度
为考察本发明合成的聚羧酸减水剂溶液对水泥的流动性作用效果，试验测定了在相同掺量下各实施例对基准水泥的净浆流动度。试验按GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行，W/C＝0.29，掺量为折固掺量。选用现有市售的传统梳形聚羧酸系减水剂(比较例)作为对比样品，试验结果见表1。
表1水泥净浆流动性能结果
从表1中可以看出，本发明方法合成的聚羧酸减水剂溶液，在0.29的水灰比和0.30％的折固掺量下，均能表现出优异的分散能力和水泥适应性。
2.混凝土坍落度及扩展度
试验测定了各实施例在混凝土体系中表现出的扩展度和坍落度及保持性能，试验结果见表2。
表2混凝土流动性能结果
从表2中可以看出，本发明方法合成的聚羧酸减水剂溶液在混凝土体系中均能表现出优异的扩展度和坍落度及保持能力。
3.混凝土抗泥性能
试验测定了各实施例在混凝土体系中表现出的扩展度和坍落度及保持性能，试验结果见表3。
表3混凝土流动性能结果
从表3中可以看出，本发明方法合成的聚羧酸减水剂溶液在1.8％的粘土掺量下均能表现出有较好的扩展度和坍落度及保持能力。

Claims (3)

1.一种烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的方法，其特征在于，通过先聚合阳离子链再与烯基酰氯反应得到大单体而后与羧酸小单体共聚合的方法合成聚羧酸减水剂材料的条件和步骤如下：
(1)阳离子侧链聚合：首先将单体不饱和阳离子季铵盐和还原剂低级脂肪醇加入反应器中，再加入水配制成质量浓度为2-10％的水溶液，反应器充氮气反复3-5次除氧10-30分钟后密封，加入氧化剂高价铈盐，搅拌10-30分钟待其混合均匀，继续升温至10-60℃下进行聚合反应，反应6-16小时，即得端羟基阳离子侧链水溶液；
(2)醇解反应：将步骤(1)所得产物端羟基阳离子侧链水溶液抽真空除去体系内水分，依次加入聚乙二醇单甲醚、烯基酰氯、有机溶剂，并且每次加料间隔搅拌时间5-20分钟，升温至40-90℃，反应2-4小时后加入甲醇，反复洗涤沉淀3-5次，将沉淀物在40-80℃下真空干燥至恒重，即得大单体；
(3)接枝共聚：向步骤(2)中所得大单体中依次加入(甲基)丙烯酸或其与不饱和羧酸的混合物、水、分子量调节剂、质量分数为1-30％的引发剂过硫酸盐水溶液，并且每次加料间隔搅拌时间5-20分钟，升温至55-90℃下进行聚合反应，反应1.5-8小时，冷却至25-40℃，最后加入水稀释即得所需浓度的聚羧酸减水剂溶液；
其中，步骤(1)中所述的不饱和阳离子季铵盐为三甲基烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、四烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基丁基溴化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基丁基溴化铵、丙烯酰氧乙基二甲基十二烷基溴化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基十二烷基溴化铵、丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基溴化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基溴化铵中的一种或几种，用量与步骤(1)中所述的高价铈盐的摩尔比为10-1000：1；步骤(1)中所述的低级脂肪醇为正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2，2-二甲基-1-丙醇或环己醇；步骤(1)中所述的高价铈盐为硝酸铈铵或硫酸铈铵，用量与步骤(1)中所述的低级脂肪醇的摩尔比为0.03-1：1；
步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚用量与步骤(1)中所述的低级脂肪醇的摩尔比为1-5：1；步骤(2)中所述的烯基酰氯为丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯、2-乙基丙烯酰氯、2-丁烯酰氯；步骤(2)中所述的有机溶剂为二甲基亚砜、1,4-二氧己环或二甲基甲酰胺，用量与步骤(1)中所述的不饱和阳离子季铵盐、步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚和步骤(2)中所述的烯基酰氯质量和之比为1-5：1；步骤(2)中所述的甲醇用量与步骤(1)中所述的不饱和阳离子季铵盐、步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚和步骤(2)中所述的烯基酰氯质量和之比为5-10：1；
步骤(3)中所述的不饱和羧酸为衣康酸、马来酸、富马酸中的一种或几种，不饱和羧酸能够加入或者不加入，当加入时用量与步骤(3)中加入的(甲基)丙烯酸的摩尔比为0.1-5：1；步骤(3)中所述的加入水的质量是步骤(3)中所述的(甲基)丙烯酸或其与不饱和羧酸的混合物和步骤(2)所得大单体质量和的80-200％；步骤(3)中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、烯丙基磺酸钠或正十二烷基硫醇，用量与步骤(1)中所述的低级脂肪醇和步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚的总摩尔比为0.1-0.4：1；步骤(3)中所述的引发剂过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠，用量与步骤(1)中所述的低级脂肪醇和步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚的总摩尔比为0.05-0.25：1。
2.根据权利要求1所述的一种烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的方法，其特征在于步骤(2)中所述的烯基酰氯与步骤(1)中所述的低级脂肪醇和步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚的总摩尔比为1-1.5：1。
3.根据权利要求1所述的一种烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的方法，其特征在于步骤(3)中所述的(甲基)丙烯酸或其与不饱和羧酸的混合物与步骤(1)中所述的低级脂肪醇和步骤(2)中所述的聚乙二醇单甲醚的总摩尔比为2-6.5：1。
CN201610563196.4A 2016-07-17 2016-07-17 烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的方法 Active CN106117461B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610563196.4A CN106117461B (zh) 2016-07-17 2016-07-17 烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610563196.4A CN106117461B (zh) 2016-07-17 2016-07-17 烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106117461A CN106117461A (zh) 2016-11-16
CN106117461B true CN106117461B (zh) 2018-03-30

Family

ID=57283586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610563196.4A Active CN106117461B (zh) 2016-07-17 2016-07-17 烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106117461B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113831464B (zh) * 2021-10-13 2023-09-12 山西丰业荣盛建材股份有限公司 一种透水砖用减水剂及其应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102181020B (zh) * 2011-04-10 2012-10-31 北京工业大学 酰胺化活性单体共聚反应合成聚羧酸高性能减水剂的方法
CN104945634A (zh) * 2015-06-02 2015-09-30 江苏奥莱特新材料有限公司 一种氨酯型缓凝聚羧酸系减水剂的制备方法
CN104945633A (zh) * 2015-06-02 2015-09-30 江苏奥莱特新材料有限公司 一种新型聚羧酸系减水剂的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106117461A (zh) 2016-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106117468B (zh) 接枝共聚阳离子侧链的高抗泥型混凝土减水剂的制备方法
CN105110687B (zh) 一种抗泥保坍型聚羧酸减水剂及其制备方法
CN107337766B (zh) 一种高适应性聚羧酸减水剂及其制备方法
CN109312032B (zh) 一种掺量低敏感型聚羧酸的快速低温制备方法
CN105542091B (zh) 一种缓释阳离子型抗泥聚羧酸系高性能减水剂及其制备方法
CN103803846B (zh) 一种抗泥抗盐型聚羧酸减水剂及其制备方法
CN106117564B (zh) 一种酯化接枝阳离子侧链的高抗泥型水泥分散剂的制备方法
CN108585596A (zh) 一种高石粉含量人工砂混凝土用减胶剂及其制备方法
CN102923989B (zh) 抗粘土型聚羧酸系减水剂及其制备方法
CN103723941B (zh) 一种与聚羧酸系减水剂复配使用的粘土抑制剂
CN108059697A (zh) 一种规整序列结构的聚羧酸减水剂的制备方法
CN107652405A (zh) 一种酰胺/酰亚胺结构的聚羧酸减水剂及其制备方法
CN108840587A (zh) 一种抗泥型混凝土减水剂及其制备方法
CN105504184A (zh) 抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法及应用
CN108484840A (zh) 一种酯醚混合结构抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法
CN104371081A (zh) 一种快速分散降粘型聚羧酸水泥分散剂的制备方法
CN112876619A (zh) 一种抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法
CN106117461B (zh) 烯基酰氯醇解制备大单体合成聚羧酸减水剂的方法
CN106188428B (zh) 苯磺酸酯类活性大单体共聚反应合成聚羧酸高性能减水剂的方法
CN106117450B (zh) 基于霍夫曼重排反应合成阳离子型聚羧酸减水剂的方法
CN106188558B (zh) 以对苯乙烯磺酸盐为单体制备混凝土减水剂的方法
CN106188557B (zh) 不饱和卤代烃共聚接枝阳离子侧链制备高抗泥型聚羧酸分散剂的方法
CN106188556B (zh) 聚羧酸改性酰卤接枝复合侧链制备混凝土减水剂的方法
CN106084243B (zh) 主链改性异氰酸酯接枝阳离子侧链制备聚羧酸减水剂的方法
CN102093522B (zh) 聚羧酸及其用途、含有该聚羧酸的减水剂

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant