聚羧酸減水劑生產(chǎn)工藝

1、聚羧酸減水劑生產(chǎn)工藝 一、引言 一般認(rèn)為， 減水劑的發(fā)展分為三個(gè)階段： 以木質(zhì)素磺酸鈣為代表的第一代普通減 水劑階段； 以萘系為代表的第二代高效減水劑階段； 以聚羧酸系為代表的第三代 高性能減水劑階段。 與傳統(tǒng)的減水劑相比，聚羧酸系高性能減水劑有很多特點(diǎn)： 1.在合成工藝上，聚 羧酸系高性能減水劑采用不飽和單體共聚合成而不是傳統(tǒng)減水劑使用的縮聚合 成，因此該類減水劑的合成原料非常之多，通常有聚乙二醇、 （甲基）丙烯酸、 烯丙醇聚氧乙烯醚等。 2.在分子結(jié)構(gòu)上，聚羧酸系高性能減水劑的分子結(jié)構(gòu)是線 形梳狀結(jié)構(gòu)， 而不是傳統(tǒng)減水劑單一的線形結(jié)構(gòu)。 該類減水劑主鏈上聚合有多種 不同的活性基團(tuán)，如羧酸基

2、團(tuán)（一COOH）、羥基基團(tuán)（一0H）、磺酸基（一S03Na） 等，可以產(chǎn)生靜電斥力效應(yīng)；其側(cè)鏈帶有親水性的非極性活性基團(tuán)，具有較高的 空間位阻效應(yīng)。由于其廣泛的原料來源，獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，故而具有前兩代減水 劑不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，加上在合成過程中不使用甲醛，屬綠色環(huán)保產(chǎn)品，因此，已 成為混凝土外加劑研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。 但是，也許是涉及技術(shù)秘密，目前該領(lǐng)域的研究成果報(bào)道較少，尤其是聚羧酸系 高性能減水劑的合成工藝。因此，本文在此予以簡(jiǎn)介之。 二、聚羧酸系高性能減水劑合成工藝簡(jiǎn)介。 聚羧酸系高性能減水劑目前主要存在聚酯類和聚醚類兩大主流產(chǎn)品。聚 酯類：包括酯化和聚合兩個(gè)過程。聚醚類：只有聚合一個(gè)

3、過程。 （一 ）、聚酯類聚羧酸系高性能減水劑合成工藝。 1、合成工藝簡(jiǎn)圖 冷凝器 去離子水 聚乙二醇過硫酸銨J 中和成 mm 酯化 mu計(jì)量槽宀宀聚合 甲基丙烯酸 反應(yīng)品 f f 氫氧化鈉 mm 反應(yīng)mu計(jì)量槽宀宀反應(yīng) f f 去離子水 2、反應(yīng)過程如下： （1）、酯化反應(yīng)（制備大單體）：計(jì)量聚乙二醇1200料3960kg，將其在 水浴中溶化，加入反應(yīng)釜內(nèi)，同時(shí)加入甲基丙烯酸1140kg,以及小料1份（對(duì)苯 二酚：5.28kg、吩噻嗪：1.06kg）,升溫至90C，加入濃硫酸 69.3kg，繼續(xù)升溫 至120C，保持4.5小時(shí)，后充氮?dú)?小時(shí)，（6川/時(shí)，每30分鐘充1瓶，共4 瓶），反應(yīng)完成

4、，得到減水劑中間大分子單體聚乙二醇單甲基丙烯酸酯和水。（經(jīng) 減壓蒸餾脫水，酸化反應(yīng)更為完全）。 （2）、聚合反應(yīng)：采用過硫酸銨引發(fā)、水溶液聚合法。計(jì)量酯化產(chǎn)物即聚 乙二醇單甲基丙烯酸酯1545kg，丙烯酸77.3kg，分子量調(diào)節(jié)劑十二烷基硫醇 21.3kg，配以130 kg去離子水，泵入滴定罐A備用，是為A料。計(jì)量過硫酸銨 34.5kg,配以950kg去離子水，泵入滴定罐B備用，是為B料。加去離子水1425kg 入釜，升溫至85C，同時(shí)滴定A、B料。A料3小時(shí)滴定完，B料3.5小時(shí)滴定 完，保溫1.5小時(shí)。（溫度控制：902C）。 （3） 、中和反應(yīng)，將反應(yīng)好的聚合物降溫至 50C以下，邊攪拌

5、邊加入片 堿100kg，調(diào)節(jié)PH值6 7,反應(yīng)完成，得到含固量為30%的聚酯類聚羧酸系高 性能減水劑成品。 （二）、聚醚類聚羧酸系高性能減水劑合成工藝 （1）、合成工藝簡(jiǎn)圖： 聚合反應(yīng)中和反應(yīng)成品 （2）、反應(yīng)過程如下： 、聚合反應(yīng)：計(jì)量維生素C: 2.975kg,疏基乙酸：4.375kg,配以580kg 去離子水，泵入滴定罐 A備用，是為A料。計(jì)量丙烯酸175.5kg，配以44kg去 離子水，泵入滴定罐B備用，是為B料。往反應(yīng)釜內(nèi)加入去離子水930kg，烯丙 醇聚氧乙烯醚1800kg,由室溫升至55C,加入雙氧水6.2kg（配114kg去離子水）, 同時(shí)滴定A、B料，B料3小時(shí)滴定完，A料3

6、.5小時(shí)滴定完，保溫1小時(shí)。（溫 度控制602C）。 、中和反應(yīng)：將聚合物降溫至 50 C以下，邊攪拌邊加入片堿67.5kg, 調(diào)節(jié)PH值67,反應(yīng)完成。繼加去離子水1100kg，得到含固量為40%的聚醚 類聚羧酸系高性能減水劑成品。 三、幾點(diǎn)補(bǔ)充 1、 在聚酯類聚羧酸系高性能減水劑的合成中， 減水劑中間大分子單體聚乙二醇 單甲基丙烯酸酯的合成是決定減水劑性能的關(guān)鍵因素。 因此，我們應(yīng)該通過對(duì)不 同分子量的聚乙二醇與甲基丙烯酸在不同摩爾比， 不同反應(yīng)溫度、不同阻聚劑摻 量、不同催化劑摻量、不同反應(yīng)時(shí)間等試驗(yàn)條件下的研究，確定最佳的酯化工藝， 達(dá)到95%以上的酯化率。 2、通過對(duì)不同引發(fā)劑摻量、不同分子量調(diào)節(jié)劑摻量、不同反應(yīng)溫度、不同反應(yīng) 時(shí)間等試驗(yàn)條件下的研究，確定最佳的聚合工藝。 3、 關(guān)于PH值控制。PH值在67范圍內(nèi)較好：當(dāng)PH值低于4時(shí)，聚合物渾 濁，其凈漿流動(dòng)度、混凝土坍落度全無；當(dāng) PH值高于9時(shí)，其凈漿流動(dòng)度、混 凝土坍落度開始下降 四、結(jié)束語 聚羧酸系高性能減水劑的研發(fā)，應(yīng)用是混凝土外加劑發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。 由于其分子結(jié)構(gòu)可調(diào)性比較大，我們應(yīng)該通