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浅析聚羧酸减水剂聚醚大单体工艺技术

发表时间:2020/8/7   来源:《科学与技术》2020年8期   作者:焦龙
[导读] 聚羧酸减水剂是最新研发的、较为环保的减水剂之一,
        摘要:聚羧酸减水剂是最新研发的、较为环保的减水剂之一,因此它受到了国内外多方关注,是研究者关注的重点课题。目前该减水剂的生产主要用到TPEG大单体、HPEG大单体等。本文就以减水剂生产工艺当中出现的大单体生产工艺技术[生产工艺技术]为主进行探究。
        关键词:聚羧酸减水剂;大单体;生产工艺
        混凝土是建筑施工当中经常用到的原材料之一,其质量的优劣与聚羧酸减水剂的关联较大。聚羧酸减水剂凭借其强大的优势成为当今应用效果最佳的减水剂之一,它的作用范围较为普遍,如铁路、轨道等建筑施工中所用的混凝土中都有聚羧酸减水剂的身影,且使用规模较大。对于聚羧酸减水剂而言,聚醚大单体是主要生产原料,因此国内外对其关注度普遍较高,已经发展成为减水剂研究领域的热点之一。
1聚醚大单体种类
        我国在生产合成[”生产合成”]聚羧酸减水剂时会主要用到聚醚大单体,随着社会的不断发展,该大单体的种类也愈发多种多样,最开始只使用MPEG,后来逐渐发展APEG、TPEG、HPEG以及最新的EPEG和GPEG,其中TPEGH和HPEG两种大单体目前应用最普遍。[修改为:HPEG以及最新的EPEG和GPEG,其中TPEGH和HPEG两种大单体目前应用最普遍。]
        利用聚乙二醇单甲醚进行减水剂的制作需要历经两个步骤,其一是聚合,其二是酯化,由于该大单体不能做到彻底酯化,如果制作出的成品存在该大单体残留物,对于减水剂的性能会造成严重的不利影响,产品质量会不受控制。
        利用烯丙基聚氧乙烯醚合成减水剂只需要将原溶剂与之聚合便足矣。但是该大单体存在一个缺陷,在聚合时表现出的活性较差,与上一种大单体面临着相同的问题,当前利用其制备减水剂的效果不太理想,产量逐年下滑。
        TPEG、HPEG两者合成减水剂的效果非常不错,当前在我国市场上所占比例较大,这两种大单体除了聚合活性高的优势以外,减水率也较为不错,并且制作工艺已经形成完整的体系,比较成熟。
2聚醚大单体生产工艺
        聚醚大单体从产生至今已有百年之久,在这段时期其工艺技术也得到了很大的突破,相对而言较为成熟。基于工艺特点我们对生产技术进行了相应改进,在改进过程中出现了传统搅拌工艺、喷雾式生产工艺以及环路喷射式生产工艺,三种工艺技术各有优劣。
        传统搅拌反应器的缺点比较明显,其一尚未进行反应的液相环氧乙烷有可能会在反应器中聚集,如果聚集在一起共同反应会释放大量的热能,设备也会因此产生爆炸的危险。其二,如果反应物料、催化剂不能均匀接触,会产生较多的副反应产物。

其三,利用该工艺所进行的反应速率较低,当长时间滞留在高温状态下时,所得到的产品颜色会发生一定的变化。当前我国已经基本不会再用传统搅拌工艺了。
        气液接触式喷雾反应器具有如下特点,其一,不易形成静电,操作比较安全。其二反应速度较快,不会产生较多的副反应产物。其三,产品分子量分布范围较小,便于控制质量。据了解,Press工艺的反应装置经历了三代变化,它们共通之处为都是喷雾式气液接触反应,最大的不同点在于链增长比,当前我国最新建立的醇醚装置大部分都参考的是Press公司的技术。
        环路喷射式[修改为“喷射式”]反应器的主要特点为:(1)反应设备少,工艺流程较为简单。(2)反应速度快,黏度高的产品适用于该工艺技术。(3)省略了脱气处理。(4)安全性有保障,由于氮气的存在,基本杜绝了可燃气体的稳定性。
3聚醚大单体生产工艺主要控制点
3.1催化剂的选择
        在聚醚大单体生产过程中,有可能会用到聚合,在这一反应当中催化剂的作用不可忽视,它对于产品收率、减水剂质量等都有一定的影响。当前主要用到的催化剂有固体也有溶液,固体代表为NaH、Na等,溶液代表有KOH。其中固体催化剂可以直接使用,但是溶液催化剂还需要在反应当时进行配比。根据大量的反应经验分析,KOH催化剂的应用可以降低反应时间。[应该是固体催化剂吧?]但是在聚合反应中无论是何种催化剂,随着剂量的增加,其反应时间都会降低。
3.2反应温度的选择
        反应温度对于反应速度的影响也较大。如果反应温度较高,且聚合速度也较快是没有问题的,但是温度较高会使原料的双键发生断裂,失去活性,产品质量下降。同时当聚合速度变慢时,温度还处于较高的水平,则会导致副反应物的出现。[修改为“但是温度较高会使原料的双键发生断裂,失去活性,产品质量下降。同时当聚合速度变慢时,温度还处于较高的水平,则会导致副反应物的出现。”]在催化剂用量保持一定水平的情况下,我们会将温度调整至120摄氏度至125摄氏度之间。如果处于90-120摄氏度之间,反应会变缓,不利于效率的提升。如果温度过高,副反应产物会逐渐增多,同样会造成不利影响,因此我们必须要将温度控制在合宜的范围之内。
总结
        随着时代不断发展,我国的经济水平得到了明显提升,特别是在一带一路战略制定出后,建筑施工项目逐渐增多,这也使得高效混凝土的需求不断增多,由于聚羧酸减水剂是混凝土制备的重要原料,国内外对其重视程度也较高。对于聚羧酸减水剂而言,聚醚大单体是主要合成原料,我们要想满足混凝土的供给需求,势必要从源头抓起,重点分析发展聚醚大单体的生产工艺以及具体技术。
参考文献
[1]刘冠杰, 王自为, 任建国,等. 聚羧酸减水剂聚醚大单体的应用研究进展[J]. 日用化学品科学, 2018, 041(010):13-16,28.
[2]张铭倚. 聚醚型聚羧酸系高效减水剂专利技术现状分析[J]. 武汉轻工大学学报, 2019, 38(02):91-94.
[3]万雪峰, 罗正权. 固体聚羧酸减水剂合成工艺制度的研究[J]. 广东建材, 2019(8).
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