[發(fā)明專利]一種聚羧酸減水劑的合成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010238255.3
• 申請(qǐng)日: 2010-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102336845A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海臺(tái)界化工有限公司
• 主分類號(hào): C08F2/38
• 分類號(hào): C08F2/38;C08F4/40;C08F290/06;C04B24/26;C04B103/30
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種減水劑的合成方法，尤其涉及一種對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求低、操作簡(jiǎn)單、能耗較低的合成聚羧酸減水劑的方法。v背景技術(shù)

混凝土減水劑(又稱超塑化劑，Superplasticizer)是指在混凝土和易性、水泥用量不變的條件下，能減少拌合用水量、提高混凝土強(qiáng)度的外加劑；減水劑通過(guò)表面活性作用、絡(luò)合作用、靜電排斥力或立體排斥力等來(lái)阻礙或破壞水泥顆粒的絮凝結(jié)構(gòu)，從而在能夠在節(jié)約水泥用量的同時(shí)，保證混凝土和易性及強(qiáng)度。混凝土減水劑的作用機(jī)理如下：

分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥顆粒分子引力的作用，使得水泥漿形成絮凝結(jié)構(gòu)，使10％～30％的拌合水被包裹在水泥顆粒之中，不能參與自由流動(dòng)和潤(rùn)滑作用，從而影響了混凝土拌合物的流動(dòng)性。當(dāng)加入減水劑后，由于減水劑分子能定向吸附于水泥顆粒表面，使水泥顆粒表面帶有同一種電荷(通常為負(fù)電荷)，形成靜電排斥作用，促使水泥顆粒相互分散，絮凝結(jié)構(gòu)被破壞，釋放出被包裹的部分水分，參與流動(dòng)，從而有效地增加了混凝土拌合物的流動(dòng)性。

潤(rùn)滑作用：減水劑中的親水基極性很強(qiáng)，因此水泥顆粒表面的減水劑吸附膜能與水分子形成一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，這層水膜具有很好的潤(rùn)滑作用，能有效降低水泥顆粒間的滑動(dòng)阻力，從而使混凝土流動(dòng)性進(jìn)一步提高。

空間位阻作用：減水劑結(jié)構(gòu)中具有親水性的聚醚側(cè)鏈，伸展于水溶液中，從而在所吸附的水泥顆粒表面形成有一定厚度的親水性立體吸附層。當(dāng)水泥顆粒靠近時(shí)，吸附層開(kāi)始重疊，即在水泥顆粒間產(chǎn)生空間位阻作用，重疊越多，空間位阻斥力越大，對(duì)水泥顆粒間凝聚作用的阻礙也就越大，使得混凝土的坍落度保持良好。

接枝共聚支鏈的緩釋作用：新型的減水劑如聚羧酸減水劑在制備的過(guò)程中，在減水劑的分子上接枝上一些支鏈，該支鏈不僅可提供空間位阻效應(yīng)，而且，在水泥水化的高堿度環(huán)境中，該支鏈還可慢慢被切斷，從而釋放出具有分散作用的聚羧酸，這樣就可提高水泥粒子的分散效果，并控制坍落度損失。

傳統(tǒng)的減水劑，按照組成材料可分為木質(zhì)素磺酸類、多環(huán)芳香族鹽類和水溶性樹(shù)脂磺酸類，如專利CN101665337公開(kāi)了一種利用木質(zhì)素磺酸鹽改性脂肪族高效減水劑；專利CN101007719公開(kāi)了一種多環(huán)芳烴磺酸鹽聚合物混凝土減水劑；專利CN101575186公開(kāi)了一種脂肪族混凝土減水劑和專利CN101723615A公開(kāi)的氨基磺酸混凝土減水劑等等。其中，傳統(tǒng)的高效減水劑主要產(chǎn)品有萘磺酸鹽甲醛縮合物(NSF)和三聚氰銨磺酸鹽甲醛縮合物(MSF)，雖然該類產(chǎn)品減水率較高，但混凝土塌落度損失快，耐久性較差而不能達(dá)到制備高性能和超高性能混凝土的目的。

相比于上述減水劑，聚羧酸系高性能減水劑是目前世界上科技含量較高、綜合性能優(yōu)良的一種混凝土減水劑。聚羧酸系高性能減水劑是由羧酸類接枝多元共聚物與其它有效助劑組成的復(fù)配產(chǎn)品；聚羧酸系減水劑具有減水率高、增強(qiáng)效果顯著、混凝土的和易性較好、不影響混凝土的彈性模量、輕度坍塌時(shí)經(jīng)時(shí)損失較小等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在各種工程中應(yīng)用廣泛。

聚羧酸系高性能減水劑優(yōu)異的性能是由其特殊的分子結(jié)構(gòu)決定的：(I)聚羧酸系高性能減水劑的分子結(jié)構(gòu)呈梳形，其特點(diǎn)是在主鏈上帶有較多的活性基團(tuán)，這些基團(tuán)有磺酸基團(tuán)(-SO₃H)、羧酸基團(tuán)(-COOH)、羥基基團(tuán)(-OH)等，側(cè)鏈?zhǔn)禽^長(zhǎng)的聚氧烷基烯基團(tuán)-(CH₂CH₂O)m-R等。各基團(tuán)對(duì)水泥的分散作用發(fā)揮不同的作用，一般認(rèn)為，帶有負(fù)電磺酸基和羧酸基可以吸附到水泥顆粒表面，起到錨固作用，也起到一定的靜電排斥作用。長(zhǎng)側(cè)鏈在溶液中伸展起到較強(qiáng)的空間位阻作用，空間位阻作用對(duì)水泥顆粒的分散作用較強(qiáng)，且對(duì)電解質(zhì)的影響不像靜電作用那樣敏感，因此聚羧酸系高性能減水劑具有很好的分散作用，對(duì)水泥品種的適應(yīng)性也比較好。

聚羧酸高性能減水劑國(guó)外從80年代就開(kāi)始研發(fā)，并逐漸投入到工程應(yīng)用上，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。80年代日本首次研發(fā)的新型聚羧酸系高性能減水劑是一種完全不同于NSF、MSF的較為理想的減水劑，即使在低摻量時(shí)也能使混凝土具有高流動(dòng)性，并在低水灰比時(shí)具有低粘度和坍落度保持性能，且與不同水泥有更好的相容性，是目前高強(qiáng)高流動(dòng)性混凝土所不可或缺的材料。隨著混凝土向高強(qiáng)、高性能方向發(fā)展，高分子化學(xué)和材料分子設(shè)計(jì)理論不斷取得新進(jìn)展，對(duì)減水劑提出了更高的要求。當(dāng)前研究方向已由傳統(tǒng)的萘系、三聚氰胺系等減水劑向新型的羧酸聚合物減水劑發(fā)展，羧酸聚合物減水劑已成為混凝土材料中的重要產(chǎn)品。