一种聚羧酸高效减水剂的制备方法与流程

1.本发明涉及聚羧酸高效减水剂技术领域，具体涉及一种聚羧酸高效减水剂的制备方法。


背景技术：

2.减水剂是一种重要的混凝土外加剂，是新型建筑支柱产业的重要产品。而聚羧酸高效减水剂是继木质素磺酸盐为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高效减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂，是目前科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的环保型高效减水剂。
3.针对现有技术存在以下问题：
4.聚羧酸高效减水剂制备在进行酯化反应时，不能够对酯化率进一步提升，同时酸化反应不够彻底；并且在采用高温吸热聚合时，无法根据反应时的温度来使聚合物得更加凝结，在与混凝土掺料时会导致其分散性降低；而且无法对酸碱值进行调和，无法让聚羧酸高效减水剂的酸碱值能够保持在一个温和的水平值。


技术实现要素：

5.本发明提供一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
7.一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，所述制备方法包括：s1将原材料计量称重，将其放入水浴中融化，并将其加入反应釜内备用，再往反应釜内加入甲基丙烯酸等材料，对温度进行升高，反应完成后得到减水剂中大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和水；
8.s2通过对s1得到的聚合物采用减压、蒸馏和脱水的方式，让其酸化反应更加完全；
9.s3对酯化产物进行计量称重，再对丙烯酸等材料进行称重计量，并加入离子水后泵入滴定罐内备用，对硫酸铵进行称重并加入离子水泵入另一个滴定罐内备用，再往反应釜内加入离子水，并对其进行升温，同时滴入两种备用料，滴落完成后进行保温；
10.s4将反应好的聚合物降温，边搅拌边加入片碱，并加入氢氧化钠溶液调节ph值，反应完成，得到含固量为30％的聚酯类聚羧酸系高性能减水剂成品。
11.本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s1包括以下步骤：s11采用分子量为1200的聚乙二醇并称重3960kg，将其在水浴中，加入反应釜内备用；
12.s12称取1140kg的甲基丙烯酸，以及5.28kg的对苯二酚和1.06kg吩噻嗪，将混合物升温至90℃后加入浓硫酸69.3kg；
13.s13将反应釜继续升温至120
°
并保持4.5小时后，朝反应釜内部充氮气2小时，每小时充入6平方，反应结束后得到减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯。
14.本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s2包括以下步骤：s21对酯化产物进行电脱盐的方式进行脱盐脱水，将酯化产物中含水量降低至2％；
15.s22经过电脱盐后的酯化产物经过换热器换热，进入内减压塔加热，酯化产物在蒸馏塔中进行馏分切割，分离；
16.s23将减压后的酯化产物放入减压塔内加热，再次对酯化产物进行分隔、分离，让酯化产物能够反应得更加完全。
17.本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s3包括以下步骤：s31计量酯化产物1545kg，丙烯酸77.3kg，分子量调节剂十二烷基硫醇21.3kg，配以130kg去离子水，泵入滴定罐a备用；
18.s32计量过硫酸铵34.5kg，配以950kg去离子水，泵入滴定罐b备用；
19.s33加去离子水1425kg入釜，升温至85℃，同时滴定a、b料，a料3小时滴定完，b料3.5小时滴定完，保温1.5小时，温度控制在90
±
2℃。
20.本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s4包括以下步骤：s41将反应好的聚合物降温至50℃以下，保温搅拌的同时加入片碱100kg搅拌时间2.5小时；
21.s42反应结束后冷却至70℃加入浓度为30％氢氧化钠溶液调节ph值6-7，反应完成，得到含固量为20％的聚酯类聚羧酸系高性能减水剂成品。
22.由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：
23.1、本发明提供一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，通过对不同分子量的聚乙二醇与甲基丙烯酸在不同摩尔比，不同反应温度、不同阻聚剂掺量、不同催化剂掺量、不同反应时间等试验条件下的研究，确定最佳的酯化工艺，使酯化反应能够达到95％以上的酯化率。
24.2、本发明提供一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，通过对得到的酯化产物进行脱水、蒸馏以及减压的方式，让酯化反应能够更加完全，让滴定的过程中酯化产物能够更好地进行反应，同时让最终得到的减水剂固化量较少，能够有效地避免混凝土坍落度过大，或者离析、泌水、板结等情况。
25.3、本发明提供一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，本聚合反应是吸热反应，聚合温度影响了反应的进程及产物的性能，如果温度选择过低，则引发剂的半衰期过长，在一般的聚合时间内，引发剂残留分率大，单体的转化率就低，而温度过高，则半衰期过短，早期即有大量分解，聚合后期将无足够的引发剂来保持适当的聚合速率，造成聚合产物的分子结构不均匀，同时温度愈高，聚合速率愈大，同时聚合物分子量愈低，因此对于通过对温度的把控来确保聚合反应后的聚合物不会对水泥净浆的分散性造成影响，同时不会影响净浆流动度的保持。
26.4、本发明提供一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，在保持温度的同时对ph值进行把控，当ph值低于4时，聚合物浑浊，其净浆流动度、混凝土坍落度全无；当ph值高于9时，其净浆流动度、混凝土坍落度开始下降，通过加入30％氢氧化钠容易来对聚合物ph值进行控制，使其保持在6～7范围内。
附图说明
27.图1为发明的流程示意图；
28.图2为本发明的合成工艺简图。
具体实施方式
29.下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
30.实施例1
31.如图1-2所示，本发明提供了一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，包括s1将原材料计量称重，将其放入水浴中融化，并将其加入反应釜内备用，再往反应釜内加入甲基丙烯酸等材料，对温度进行升高，反应完成后得到减水剂中大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和水、s2通过对s1得到的聚合物采用减压、蒸馏和脱水的方式，让其酸化反应更加完全、s3对酯化产物进行计量称重，再对丙烯酸等材料进行称重计量，并加入离子水后泵入滴定罐内备用，对硫酸铵进行称重并加入离子水泵入另一个滴定罐内备用，再往反应釜内加入离子水，并对其进行升温，同时滴入两种备用料，滴落完成后进行保温、s4将反应好的聚合物降温，边搅拌边加入片碱，并加入氢氧化钠溶液调节ph值，反应完成，得到含固量为30％的聚酯类聚羧酸系高性能减水剂成品。
32.在本实施例中，通过对原材料进行严格的称重，并进行大单体的酯化反应得到酯化率在95％以上的酯化物，经过减压蒸馏脱水的方式对让酯化物的酸化反应完全，再使用滴定罐滴落的方式与离子水之间进行聚合反应，聚合反应的过程中对温度进行精确把控，确保聚合反应后的聚合物不会对水泥净浆的分散性造成影响，同时不会影响净浆流动度的保持，最后对得到的聚合物进行ph值的调节，让其能够保持在最佳的ph值范围内。
33.实施例2
34.如图1-2所示，在实施例1的基础上，本发明提供一种技术方案：优选的，步骤s1包括以下步骤：s11采用分子量为1200的聚乙二醇并称重3960kg，将其在水浴中，加入反应釜内备用、s12称取1140kg的甲基丙烯酸，以及5.28kg的对苯二酚和1.06kg吩噻嗪，将混合物升温至90℃后加入浓硫酸69.3kg、s13将反应釜继续升温至120
°
并保持4.5小时后，朝反应釜内部充氮气2小时，每小时充入6平方，反应结束后得到减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯。
35.在本实施例中，通过称取3960kg的聚乙二醇将其在水浴中溶化，加入反应釜内，同时加入甲基丙烯酸1140kg，以及小料1份(对苯二酚：5.28kg、吩噻嗪：1.06kg)，升温至90℃，加入浓硫酸69.3kg，继续升温至120℃，保持4.5h，后充氮气2h，反应完成，得到减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和水，通过对不同分子量的聚乙二醇与甲基丙烯酸在不同摩尔比，不同反应温度、不同阻聚剂掺量、不催化剂掺量、不同反应时间试验条件下的研究，确定最佳的酯化工艺，使酯化反应能够达到95％以上的酯化率。
36.实施例3
37.如图1-2所示，在实施例1的基础上，本发明提供一种技术方案：优选的，步骤s2包括以下步骤：s21对酯化产物进行电脱盐的方式进行脱盐脱水，将酯化产物中含水量降低至2％、s22经过电脱盐后的酯化产物经过换热器换热，进入内减压塔加热，酯化产物在蒸馏塔中进行馏分切割，分离、s23将减压后的酯化产物放入减压塔内加热，再次对酯化产物进行分隔、分离，让酯化产物能够反应得更加完全。
38.在本实施例中，通过对酯化产物进行电脱盐的方式进行脱盐脱水，将酯化产物中含水量降低至2％，经过电脱盐后的酯化产物经过换热器换热，进入内减压塔加热，酯化产物在蒸馏塔中进行馏分切割分离，将减压后的酯化产物放入减压塔内加热，再次对酯化产
物进行分隔、分离，让酯化产物能够反应得更加完全，通过对得到的酯化产物进行脱水、蒸馏以及减压的方式，让酯化反应能够更加完全，让滴定的过程中酯化产物能够更好地进行反应，同时让最终得到的减水剂固化量较少，能够有效地避免混凝土坍落度过大，或者离析、泌水、板结等情况。
39.实施例4
40.如图1-2所示，在实施例1的基础上，本发明提供一种技术方案：优选的，步骤s3包括以下步骤：s31计量酯化产物1545kg，丙烯酸77.3kg，分子量调节剂十二烷基硫醇21.3kg，配以130kg去离子水，泵入滴定罐a备用、s32计量过硫酸铵34.5kg，配以950kg去离子水，泵入滴定罐b备用、s33加去离子水1425kg入釜，升温至85℃，同时滴定a、b料，a料3小时滴定完，b料3.5小时滴定完，保温1.5小时，温度控制在90
±
2℃。
41.在本实施例中，计量酯化产物即聚乙二醇单甲基丙烯酸酯1545kg，丙烯酸77.3kg，分子量调节剂十二烷基硫醇21.3kg，配以130kg去离子水，泵入滴定罐a备用，是为a料，计量过硫酸铵34.5kg，配以950kg去离子水，泵入滴定罐b备用，是为b料。加去离子水1425kg入釜，升温至85℃，同时滴定a、b料，a料3小时滴定完，b料3.5小时滴定完，保温1.5小时，温度控制在90
±
2℃，本聚合反应是吸热反应，聚合温度影响了反应的进程及产物的性能，如果温度选择过低，则引发剂的半衰期过长，在一般的聚合时间内，引发剂残留分率大，单体的转化率就低，而温度过高，则半衰期过短，早期即有大量分解，聚合后期将无足够的引发剂来保持适当的聚合速率，造成聚合产物的分子结构不均匀，同时温度愈高，聚合速率愈大，同时聚合物分子量愈低，因此对于通过对温度的把控来确保聚合反应后的聚合物不会对水泥净浆的分散性造成影响，同时不会影响净浆流动度的保持。
42.实施例5
43.如图1-2所示，在实施例1的基础上，本发明提供一种技术方案：优选的，步骤s4包括以下步骤：s41将反应好的聚合物降温至50℃以下，保温搅拌的同时加入片碱100kg搅拌时间2.5小时，s42反应结束后冷却至70℃加入浓度为30％氢氧化钠溶液调节ph值6-7，反应完成，得到含固量为20％的聚酯类聚羧酸系高性能减水剂成品
44.在本实施例中，通过将反应好的聚合物降温至50℃以下，保温搅拌的同时加入片碱100kg搅拌时间2.5小时，反应结束后冷却至70℃加入浓度为30％氢氧化钠溶液调节ph值6-7，反应完成，得到含固量为20％的聚酯类聚羧酸系高性能减水剂成品，在保持温度的同时对ph值进行把控，当ph值低于4时，聚合物浑浊，其净浆流动度、混凝土坍落度全无；当ph值高于9时，其净浆流动度、混凝土坍落度开始下降，通过加入30％氢氧化钠容易来对聚合物ph值进行控制，使其保持在6～7范围内。
45.综上，该聚羧酸高效减水剂的制备方法，如图1-2所示，通过称取3960kg的聚乙二醇将其在水浴中溶化，加入反应釜内，同时加入甲基丙烯酸1140kg，以及小料1份(对苯二酚：5.28kg、吩噻嗪：1.06kg)，升温至90℃，加入浓硫酸69.3kg，继续升温至120℃，保持4.5h，后充氮气2h，反应完成，得到减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和水，对酯化产物进行电脱盐的方式进行脱盐脱水，将酯化产物中含水量降低至2％，经过电脱盐后的酯化产物经过换热器换热，进入内减压塔加热，酯化产物在蒸馏塔中进行馏分切割分离，将减压后的酯化产物放入减压塔内加热，再次对酯化产物进行分隔、分离，让酯化产物能够反应得更加完全，再计量酯化产物即聚乙二醇单甲基丙烯酸酯1545kg，丙烯酸77.3kg，
分子量调节剂十二烷基硫醇21.3kg，配以130kg去离子水，泵入滴定罐a备用，是为a料，计量过硫酸铵34.5kg，配以950kg去离子水，泵入滴定罐b备用，是为b料。加去离子水1425kg入釜，升温至85℃，同时滴定a、b料，a料3小时滴定完，b料3.5小时滴定完，保温1.5小时，温度控制在90
±
2℃，将反应好的聚合物降温至50℃以下，保温搅拌的同时加入片碱100kg搅拌时间2.5小时，反应结束后冷却至70℃加入浓度为30％氢氧化钠溶液调节ph值6-7，反应完成，得到含固量为20％的聚酯类聚羧酸系高性能减水剂成品。
46.上文一般性的对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对于技术领域的一般技术人员是显而易见的。因此，在不脱离本发明思想精神的修改或改进，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：s1将原材料计量称重，将其放入水浴中融化，并将其加入反应釜内备用，再往反应釜内加入甲基丙烯酸等材料，对温度进行升高，反应完成后得到减水剂中大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和水；s2通过对s1得到的聚合物采用减压、蒸馏和脱水的方式，让其酸化反应更加完全；s3对酯化产物进行计量称重，再对丙烯酸等材料进行称重计量，并加入离子水后泵入滴定罐内备用，对硫酸铵进行称重并加入离子水泵入另一个滴定罐内备用，再往反应釜内加入离子水，并对其进行升温，同时滴入两种备用料，滴落完成后进行保温；s4将反应好的聚合物降温，边搅拌边加入片碱，并加入氢氧化钠溶液调节ph值，反应完成，得到含固量为30％的聚酯类聚羧酸系高性能减水剂成品。2.根据权利要求1所述的一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s1包括以下步骤：s11采用分子量为1200的聚乙二醇并称重3960kg，将其在水浴中，加入反应釜内备用；s12称取1140kg的甲基丙烯酸，以及5.28kg的对苯二酚和1.06kg吩噻嗪，将混合物升温至90℃后加入浓硫酸69.3kg；s13将反应釜继续升温至120
°
并保持4.5小时后，朝反应釜内部充氮气2小时，每小时充入6平方，反应结束后得到减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯。3.根据权利要求1所述的一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s2包括以下步骤：s21对酯化产物进行电脱盐的方式进行脱盐脱水，将酯化产物中含水量降低至2％；s22经过电脱盐后的酯化产物经过换热器换热，进入内减压塔加热，酯化产物在蒸馏塔中进行馏分切割，分离；s23将减压后的酯化产物放入减压塔内加热，再次对酯化产物进行分隔、分离，让酯化产物能够反应得更加完全。4.根据权利要求1所述的一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s3包括以下步骤：s31计量酯化产物1545kg，丙烯酸77.3kg，分子量调节剂十二烷基硫醇21.3kg，配以130kg去离子水，泵入滴定罐a备用；s32计量过硫酸铵34.5kg，配以950kg去离子水，泵入滴定罐b备用；s33加去离子水1425kg入釜，升温至85℃，同时滴定a、b料，a料3小时滴定完，b料3.5小时滴定完，保温1.5小时，温度控制在90
±
2℃。5.根据权利要求1所述的一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s4包括以下步骤：s41将反应好的聚合物降温至50℃以下，保温搅拌的同时加入片碱100kg搅拌时间2.5小时；s42反应结束后冷却至70℃加入浓度为30％氢氧化钠溶液调节ph值6-7，反应完成，得到含固量为20％的聚酯类聚羧酸系高性能减水剂成品。

技术总结
本发明公开了一种聚羧酸高效减水剂的制备方法，涉及聚羧酸高效减水剂技术领域，包括S1将原材料计量称重，将其放入水浴中融化，并将其加入反应釜内备用，再往反应釜内加入甲基丙烯酸等材料，对温度进行升高，反应完成后得到减水剂中大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和水，S2通过对S1得到的聚合物采用减压、蒸馏和脱水的方式，让其酸化反应更加完全，S3对酯化产物进行计量称重，再对丙烯酸等材料进行称重计量。本发明通过对不同分子量的聚乙二醇与甲基丙烯酸在不同摩尔比，不同反应温度、不同阻聚剂掺量、不同催化剂掺量、不同反应时间等试验条件下的研究，确定最佳的酯化工艺，使酯化反应能够达到95％以上的酯化。酯化反应能够达到95％以上的酯化。酯化反应能够达到95％以上的酯化。


技术研发人员：刘东亮 万兆丰 蒋佩忠 廖继标
受保护的技术使用者：自贡市星星化学建材有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/8/28