[發明專利]一種不飽和聚醚單體、采用該單體制備的梳形支化共聚物水泥分散劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201110307442.7
• 申請日: 2011-10-10
• 公開（公告）號: CN102504238A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 楊勇;劉加平;冉千平;繆昌文;周棟梁;毛永琳
• 申請（專利權）人: 江蘇博特新材料有限公司;江蘇蘇博特新材料股份有限公司;江蘇省建筑科學研究院有限公司;南京博特建材有限公司
• 主分類號: C08G65/28
• 分類號: C08G65/28;C08F290/06;C04B24/26;C04B103/40
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及一種梳形支化共聚物水泥分散劑的制備方法、所用單體及所得梳形支化共聚物水泥分散劑，屬于混凝土外加劑技術領域。

背景技術

近年來，隨著梳形共聚物水泥分散劑的不斷發展，為高速鐵路、橋梁、水電、城市軌道交通和機場等基礎設施的建設提供了有力保障，同時推動了高強混凝土和高層建筑混凝土施工的進一步發展。

梳形共聚物水泥分散劑是一類具有梳形結構的水溶性高分子聚合物，是由不飽和酸和不飽和活性聚醚大單體經自由基共聚而制備所得。其所使用的不飽和酸主要包括不飽和羧酸(鹽)和不飽和磺酸(鹽)，如(甲基)丙烯酸(鹽)、馬來酸(酐)、衣康酸、(甲基)烯丙基磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉等，為分散劑主鏈提供了離子吸附位點，將其吸附到水泥顆粒表面后，離子基團使得水泥顆粒之間相互產生了靜電斥力；不飽和聚醚大單體主要包括不同分子量的(甲基)丙烯酸聚氧乙烯酯、馬來酸聚氧乙烯單酯和雙酯、烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚等，其作為水泥分散劑的側鏈，發揮著空間位阻斥力，使水泥顆粒難以彼此靠近，從而提高了水泥顆粒的分散性及其穩定性，能有效降低混凝土的水灰比，提高混凝土的流動性及流動性保持能力。

作為梳形共聚物水泥分散劑的重要組成部分，不飽和聚醚大單體受到眾多研究者的青睞。不少研究報道了采用各種方法合成不同結構的不飽和聚醚大單體，并用于梳形共聚物水泥分散劑的制備。此類水泥分散劑在一定程度上改善了新拌混凝土的流動性及坍落度保持性，但存在的不足在于，不飽和聚醚大單體的基本結構均為含雙鍵的單一聚氧化烯長鏈，經共聚后在分散劑分子中發揮空間位阻作用的能力有限，因而，該類型的梳形共聚物水泥分散劑一般需要比較高的摻量才能有效地提高混凝土新拌性能。

專利US2004/0204517報道了采用烯丙醇和甲基烯丙醇為起始劑，與環氧乙烷加成，合成了不同分子量的單鏈烯丙基聚氧乙烯醚和甲基烯丙基聚氧乙烯醚，然后與不同比例的馬來酸和丙烯酸羥乙酯進行自由基共聚，制備了聚羧酸減水劑。該聚羧酸減水劑摻量為水泥質量的0.3％左右時，才具有較好的分散能力和坍落度保持能力。

專利CN100545118以單鏈的不同分子量烯丙基聚乙二醇和馬來酸酐、丙烯酸甲酯為原料，合成了聚羧酸減水劑，可使水泥凈漿具有較好的流動度和流動度保持能力。

專利EP1179517首先以甲基烯丙醇與環氧乙烷反應，制備了不同分子量的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚，然后以甲基烯丙醇聚氧乙烯醚與不同比例的丙烯酸進行共聚，合成了聚羧酸減水劑。該減水劑在摻量為水泥質量的0.18％～0.25％時，具有較好的初始分散能力，但是30min的坍落度保持能力有限。

專利CN101492518報道合成了一種醚類聚羧酸減水劑，其采用分子量為2000～3000的單鏈烯丙基聚氧乙烯醚與丙烯酸、丙烯酸羥乙酯進行共聚反應，制備了醚類聚羧酸減水劑。該減水劑摻量為水泥總重的0.5％時，表現出較好的坍落度保持能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種不飽和聚醚單體、采用該單體制備的梳形支化共聚物水泥分散劑及其制備方法，所得梳形共聚物水泥分散劑摻量低，可有效提高水泥分散性及其分散穩定性。

本發明所述不飽和聚醚單體的化學結構用如下通式(I)表示：

式中R₁為H或-CH₃；X為連接基團，為-CH₂-、-CH₂CH₂-、-OCH₂CH₂-、-OCH₂CH₂CH₂CH₂-或AO為氧化乙烯基和/或氧化丙烯基；l、m、n均為AO的重復單元數，l+m+n＝10～50的自然數。

上述不飽和聚醚單體的制備方法包括如下步驟：

(1)由式(III)所示的化合物d與單乙醇胺進行開環加成反應，得到式(IV)所示的中間體e；

(2)以中間體e為起始劑，在催化劑的作用下與式(V)所示的環氧化物f進行烷氧基化反應，得到不飽和聚醚單體a；

所述步驟1)中化合物d與單乙醇胺進行開環加成反應的摩爾比優選為1∶1，優選的具體操作方法為：將式(III)所示的化合物d緩慢地滴加入持續攪拌的單乙醇胺中，滴加溫度為60～80℃，滴加時間為4～8h，滴加結束后繼續保溫時間為1～4h。