一种用于合成聚羧酸系减水剂的固体酸催化剂及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种用于合成聚羧酸系减水剂的固体酸催化剂及其制备方法和应用，属于建筑类化工材料领域。催化剂中金属元素的摩尔比W：Zr=1：8.0～28.5。采用该催化剂合成聚羧酸中间体聚丙烯酸酯，再以聚丙烯酸酯为原料制备具有梳型结构的聚羧酸系减水剂PAMMA。本发明的催化剂可提高反应物的转化率，获得很高的酯化率，有良好的工业化前景。另外，与传统的合成氨酸类液体催化剂相比，此固体酸催化剂易于回收利用，有效降低了生产成本。合成的聚羧酸系减水剂PAMMA在混凝土和易性及水泥用量不变的情况下，能够减少拌合用水量，减缓混凝土坍落度经时损失，而且能够提高混凝土的抗压强度。

主权项

一种用于合成聚羧酸系减水剂的固体酸催化剂应用于合成聚羧酸减水剂的方法，其特征在于，所述步骤具体为：(1) 称取丙烯酸和聚乙二醇，用去离子水将聚乙二醇溶解，再将上述聚乙二醇置于三口烧瓶中，加入聚乙二醇量的0.75%的WO₃/ZrO₂固体酸催化剂，升温至80 ℃，在2小时内滴完丙烯酸，再将温度升至110 ℃，保温3小时后即得到中间体PA；(2) 再以PA、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和甲基丙烯磺酸钠为原料合成聚羧酸系减水剂PAMMA，具体过程如下：按配比称取 PA，甲基丙烯酸磺酸钠、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和过硫酸铵，配比为PA：甲基丙烯酸磺酸钠：丙烯酸：甲基丙烯酸甲酯：过硫酸铵=100g：20g：35ml：7ml：5g，分别配成质量百分比分数为50%的溶液，2 小时内滴加到四口烧瓶中，用氮气保护，在65 ℃水浴中加热，保温3小时后降至40 ℃，用质量分数为30%的NaOH溶液中和至pH为6~8，即得聚羧酸系减水剂PAMMA；所述固体酸催化剂WO₃/ZrO₂由金属钨的氧化物WO₃和金属锆的氧化物ZrO₂组成；该催化剂中金属元素的摩尔比W：Zr=1：13.0，其制备方法步骤为：按元素钨和锆的摩尔比，称取氢氧化锆与偏钨酸铵固体，加水搅拌混合均匀后，于80 ℃下反应12小时，然后于110 ℃下烘干，在750 ℃下焙烧3小时，得到WO₃/ZrO₂固体酸催化剂；所述合成聚羧酸减水剂中间体PA酯反应中丙烯酸和聚乙二醇的摩尔比为1.2：1，其中聚乙二醇为摩尔比为1：1的聚乙二醇PEG800与聚乙二醇PEG1000的组成。