[發明專利]含聚酯型羧酸類減水劑的水泥基灌漿材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110087540.4
• 申請日: 2011-04-08
• 公開（公告）號: CN102211913A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 馬清浩
• 申請（專利權）人: 馬清浩
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B24/26;C08F283/06;C04B103/30;C04B111/70
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技術領域

本發明涉及一種建筑材料及其制備方法，尤其涉及一種含有特殊種類聚酯型羧酸類減水劑及其制備方法。

背景技術

混凝土結構因其脆性大，在工程應用中往往會發生開裂現象，而混凝土開裂又會導致混凝土結構水密性下降、滲漏，進而影響工程的使用壽命。因而在施工和使用階段，許多工程如水利、鐵路、公路、橋梁等不可避免地需要灌漿材料對裂縫進行修補與加固。而許多大型儀器的安裝也需要用高性能灌漿材料灌注地腳螺栓和機器底座或鋼結構與基礎的結合部位等。

常用的混凝土裂縫修補與加固的灌漿材料很多，從材料類型來分，主要有化學灌漿材料和水泥基灌漿材料兩大類。化學灌漿材料具有顆粒細、強度高、粘度低，以及流動性、穩定性和可灌性好，膠凝或固化時間能按工程需要進行調節等優點，但它成本高、運輸和貯存不便、施工工藝復雜，大多具有不同程度的毒性，包括刺激性、腐蝕性、致敏性及易燃易爆等缺點，同時，因試驗、施工操作和排放廢棄料等引起環境污染以及對地下水的污染，化學灌漿材料的應用也越來越受到限制。水泥基水泥灌漿材料具有使用方便、強度高、耐久性好、無污染、成本低、來源廣等特點，因而，越來越得到了廣泛的使用。但普通水泥基灌漿材料顆粒較粗，漿液的穩定性差、易沉淀析水，且硬化時有體積收縮。此外，基礎加固灌漿以后，漿體具有一定的收縮，容易再次開裂。因此，本領域技術人員近年來致力于通過添加外加劑等途徑來克服水泥基灌漿材料的上述缺陷。其中，常用的水泥外加劑，也即混凝土外加劑例如減水劑的加入有助于改善上述缺陷，但是，仍然有再提高的必要性，尤其是冬季嚴寒條件下水泥基灌漿材料強度的提高一直是本領域人員想要解決又很難解決的問題。

減水劑又稱為分散劑或塑化劑，由于使用時可使新拌混凝土的用水量減小，因此而得名。在現代混凝土技術領域里，減水劑是改善混凝土流變性能的外加劑之一，已被當作混凝土除水泥、砂、石和水之外的第五組份。

常見的減水劑主要有木質素環酸鹽系、萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸鹽系和聚羧酸類等。20世紀30年代到60年代是普通減水劑的應用和發展時期，早期使用的減水劑主要為松香酸鈉、木質素磺酸鈉、硬脂酸鹽等有機化合物，其主要是用于改善混凝土的施工性，解決混凝土路面的抗凍融等耐久性問題。但是，隨著施工要求的不斷提高，這些早期的減水劑的減水效果已經不能滿足現代工程建設的需要。

從1962年日本首先開發萘磺酸甲醛縮合物高效減水劑和1964年西德開發三聚氰胺系高效減水劑以來，進入了高效減水劑的開發與應用時期，有利地推動了混凝土技術的發展，這兩個系列高效減水劑的突出特點是減水率高，水泥分散效果好，其主要作用是大幅度降低單位用水量或單位水泥用量，用于配制高強、超高強、高耐久性混凝土，但其致命缺點是坍落度損失大，制備過程中甲醛揮發對環境污染嚴重。而聚羧酸類高效減水劑摻混量低，但對混凝土(水泥)的分散性好，保坍性好，并且易改性，故其高性能化潛力大，被認為是高效減水劑的換代產品。

國外聚羧酸類高效減水劑在混凝土制備中已經廣泛使用，產品類型主要以馬來酸酐系為主。以日本為例，產品合成方法主要為：第一步，在氮氣保護條件下，甲醇與環氧乙烷在一定的溫度和壓力下反應，再向反應容器內加入NaOH，升高溫度減壓脫水。隨后，向混合物中加入一定量的烯丙基氯，當混合物堿度降低至一個穩定值時，用HCl中和混合物，分離得到烯丙基醚。第二步：以甲苯作為溶劑，在氮氣保護下，以第一步反應得到的烯丙基醚與馬來酸酐進行聚合反應，蒸除甲苯溶劑，得到馬來酸酐系高性能混凝土減水劑。

國內近幾年也有聚羧酸類高效減水劑的相關報道。其使用原料一般由不飽和羧酸類(丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐)、聚氧鏈烯烴(聚氧乙烯、聚乙二醇等)、不飽和羧酸酯類、含有磺酸基團的不飽和單體等；其合成步驟一般分為兩步進行。如CN1316398A中報道的聚羧酸類引氣高效混凝土減水劑在對甲苯磺酸作催化劑、對苯二酚作阻聚劑、過氧化二苯甲酰作引發劑條件下與甲基丙烯酸發生聚合反應，待反應基本完成后除去溶劑得到引氣型高效減水劑。該方法得到的減水劑僅溶于堿液而難溶于水，給使用帶來很大不便。CN1800076A也公開了一種丙烯酸系多元共聚物類高效減水劑，其各原料所占份數為：丙烯酸或其衍生物100份、聚氧鏈烯烴150～450份、磺酸系衍生物10～80份、去離子水溶劑450～800份、催化劑0.5～6份、阻聚劑0.1～5份、異丙醇鏈轉移劑5～30份、引發劑0.5～5份，NaOH溶液的加入量為使產品的PH值達到6～8。但是，該專利所提供的方法反應過程難以控制，減水率和坍落度保留值也依然不是很理想。

發明內容