[發(fā)明專利]一種含有低分子量二氧化碳共聚物的聚羧酸系減水劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010224108.0
• 申請日: 2010-07-07
• 公開（公告）號: CN101983944A
• 公開（公告）日: 2011-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 全志龍;嚴捍東;何中東;張云波;鐘民;吳詹勇;薛宗明;何信生
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學;中泰(福建)混凝土發(fā)展有限公司
• 主分類號: C04B24/16
• 分類號: C04B24/16;C08F290/06;C08G64/34;C08G64/42;C08G81/00;C04B103/30
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 戴中生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型綠色混凝土減水劑及其制備方法，具體地說是一種含有低分子量二氧化碳共聚物的聚羧酸系減水劑及其制備方法。

技術(shù)背景

在現(xiàn)今的混凝土行業(yè)中，隨著水電、交通、百多層的摩天樓、跨海大橋、機場、高速鐵路、海底隧道等工程的發(fā)展，摻用高性能的減水劑來降低單位用水量，從而有效地提高混凝土的耐久性、高強度、高流動性已經(jīng)成為業(yè)界共識。高效減水劑的開發(fā)和使用已經(jīng)成為高性能混凝土的一項核心技術(shù)。混凝土減水劑的開發(fā)和使用經(jīng)歷了木質(zhì)素磺酸鹽、萘系和蜜胺系減水劑逐步向聚羧酸系高性能減水劑的發(fā)展過程。與傳統(tǒng)的減水劑相比較，聚羧酸系減水劑由長支鏈聚氧乙烯基和短支鏈絨化緊密層(如-OH，-SH，-COR，-CONH₂，-CN，-NH₂，-COO^-，-SO₃^-)構(gòu)成特有的“梳形”超塑化結(jié)構(gòu)，這些親水性基團通過吸附、靜電斥力、空間位阻、表面潤濕等作用，對水泥顆粒提供分散性和分散性保持，大大提高了混凝土的流動性和流動性能保持能力。

聚羧酸系減水劑首先是由日本開發(fā)并應(yīng)用的混凝土外加劑，并在20世紀90年代實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)；歐美等國的研究重點也轉(zhuǎn)向了聚羧酸系，并先后有多個產(chǎn)品投放市場。相比之下，國內(nèi)研究聚羧酸系減水劑的時間較短，產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、原材料的選擇以及技術(shù)控制等均不及國外成熟。

以二氧化碳與環(huán)氧化合物為代表的二氧化碳共聚物開啟了新型碳源的利用技術(shù)，具有規(guī)模化生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)前景。以二氧化碳為原料合成高分子量二氧化碳共聚物，有望在可降解醫(yī)藥包裝材料、陶瓷膠黏劑以及復合材料等方面得到應(yīng)用。美國專利USP3585168、USP3900424和USP3953383采用烷基鋅/含活潑氫化合物為催化劑制備了二氧化碳共聚物和不同分子量的各種聚氨酯和聚醚。中國專利申請00136189.9采用稀土配合物/金屬有機物/多羥基化合物/環(huán)狀內(nèi)酯組成的催化劑，催化所得二氧化碳共聚合產(chǎn)物的分子量超過100,000。馮超在中國發(fā)明專利CN101220534A中將低分子量的二氧化碳共聚物(M_n＝4,000～8,000)與高分子量的L-聚乳酸或聚羥基丁酸酯制備了一種全生物降解無紡布材料。將低分子量的二氧化碳共聚物用于聚羧酸系減水劑的合成尚沒有報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種含有低分子量二氧化碳共聚物的新型聚羧酸系混凝土減水劑及其制備方法，使產(chǎn)品性能穩(wěn)定，且制備方法條件溫和、工藝簡單。

為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種含有低分子量二氧化碳共聚物的聚羧酸系減水劑，其特征在于該減水劑是含有低分子量二氧化碳共聚物、聚乙二醇單甲醚單不飽和酸酯、環(huán)狀單體和其他不飽和單體的共聚合產(chǎn)物。其中，所述的低分子量二氧化碳共聚物是二氧化碳與環(huán)氧化合物的共聚物，其分子式W₁由式(a)表示：

式(a)

R₁＝OH，H；

x＝0.05-0.8；

n為整數(shù)，在1至20之間；

低分子量二氧化碳共聚物是二氧化碳-環(huán)氧乙烷共聚物、二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物、二氧化碳-氧化環(huán)己烯共聚物、二氧化碳-氧化苯乙烯共聚物、二氧化碳-環(huán)氧丙烷-環(huán)氧乙烷三元共聚物、二氧化碳-環(huán)氧乙烷-氧化環(huán)己烯三元共聚物、二氧化碳-環(huán)氧丙烷-氧化環(huán)己烯三元共聚物或者二氧化碳-環(huán)氧丙烷-氧化苯乙烯三元共聚物中的一種、兩種或三種混合。

所述的聚乙二醇單甲醚單不飽和酸酯的分子式W₂由式(b)表示：

式(b)

m為5-200間的整數(shù)。

所述環(huán)狀單體和其他不飽和單體包含：環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、氧化環(huán)己烯、氧化苯乙烯、(甲基)丙烯酸、不飽和磺酸或其鹽、不飽和酰胺、(甲基)丙烯酸酯或其鹽、不飽和二元羧酸(鹽)及其酸酐中的一種、兩種或多種組分的混合物，其中：

(1)不飽和磺酸或其鹽包括：乙烯基磺酸或其鹽、α-烯基磺酸鈉、(甲基)烯丙基磺酸鈉、苯乙烯磺酸或其鹽中的一種、兩種或三種組分的混合物；

(2)不飽和酰胺包括：丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰胺中的一種或兩種的混合物；

(3)(甲基)丙烯酸酯(鹽)包括：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯和(甲基)丙烯酸鈉(銨)鹽中的一種、兩種或多種組分的混合物；