[發明專利]一種減水率高、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210332855.5
• 申請日: 2012-09-11
• 公開（公告）號: CN102838314A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 孫振平;楊輝;水亮亮
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B24/26
• 分類號: C04B24/26;C08F290/06;C04B103/30
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及一種水泥分散劑，具體涉及一種減水率高、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其制備方法。

背景技術

隨著混凝土技術的不斷發展，高性能混凝土被廣泛應用于工程建設中。高效減水劑是配制高性能混凝土不可缺少的組分，具有減水增強、提高混凝土流動性及耐久性等突出優點。萘系、蜜胺系和脂肪族等傳統高效減水劑雖然成本較低，但是由于其減水率不夠高，混凝土坍落度損失嚴重，生產過程中用到甲醛之類對環境有害的物質等原因，限制了其在高性能混凝土中的應用。聚羧酸系減水劑是新一代高效減水劑，它的分子可設計性強，能克服上述傳統高效減水劑的劣勢，已成為國內外研究開發的熱點。

聚羧酸系減水劑具有優異的分散性能，可在較低的摻量下使混凝土達到較好的流動性。這與其分子結構具有密切關系。聚羧酸系減水劑分子為梳形結構，主鏈上的陰離子官能團可吸附于水泥顆粒表面，并提供靜電斥力，側鏈則伸展于液相中，提供空間位阻作用。聚羧酸系減水劑的保坍性能則通常認為是由于主鏈上羧基等官能團可與鈣離子形成絡合物，從而延緩了水泥的水化。然而工程應用中發現，不少聚羧酸系減水劑存在著與水泥適應性差及混凝土坍落度損失快等缺點。為滿足工程建設的需要，當前急需制備出一種減水率高、保坍性好，且與水泥適應性好的聚羧酸系減水劑。

專利CN101708973公開了一種保水保塑型聚羧酸系減水劑，主要特點在于其大單體是由酯類大單體和醚類大單體混合而成。該減水劑對水泥的適應性較好，且保水保塑性較優，然而其分散性一般，導致摻量較大。

專利CN102391435公開了一種保坍型聚羧酸系減水劑，它是采用甲基丁烯醇聚氧乙烯醚為大單體，與其他兩種分別帶羧基和磺酸基的小單體水溶液聚合制備而成。該減水劑減水率較高，坍落度經時損失低，工藝簡單，然而合成時間較長，所用大單體在市場上較為少見。

專利CN101845121公開了一種保坍性較好的聚羧酸系減水劑，它是由兩種分子量的APEG、兩種分子量的MPEGMA、馬來酸酐、丙烯酸、烷基酚聚氧乙烯醚等為原料合成的。該減水劑具有較高的減水率和較好的保坍性，且與含泥量高的砂、石有較好的適應性。不足之處在于單體組成復雜，不適合工業化規模生產。

綜上所述，以往的發明要么產品性能不夠理想，要么工藝過于復雜。本發明在考慮了以上發明所存在的問題的基礎上，提出了一種減水率高、保坍性好的聚羧酸系減水劑及其制備方法，該產品在性能上較其他聚羧酸系減水劑具有較大的提高。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術所存在的缺陷和市場需求，提供一種減水率高、保坍性好，且與水泥適應性好的聚羧酸系減水劑及其制備工藝。

有研究表明，聚羧酸系減水劑分子結構中側鏈密度對減水劑性能有較大的影響。側鏈密度大，減水劑的分散性和保坍性均有所提高。然而側鏈密度過大則使主鏈中陰離子官能團含量過少，且減水劑的聚合活性將顯著減低，對減水劑性能造成負影響。

本發明提出的減水率高、保坍性好的聚羧酸系減水劑，由單體A、單體B、單體C、單體D和引發劑按以下重量百分配比進行水溶液共聚合而成；

1）單體A：其結構通式如下：

其中：R₁、R₂和R₄是H或是碳原子數為1~3的烷基；R₃是碳原子數為1~20的亞烷基；m是30~60的正整數。

2）單體B：馬來酸酐。

3）單體C：甲基丙烯酸檸檬酸酯，其結構式如下：

4）單體D：其結構通式如下：

其中M是碳原子數為1~3的烷基。

按質量百分比計：單體A占58~92%，單體B占3~16%，單體C占2~22%，單體D占2~15%，所述四種單體總重量滿足100%。

5)?引發劑占單體A、單體B、單體C和單體D總質量的1~5%。

本發明中，所述單體A優選通式中R₁和R₄為氫原子，R₂為甲基，R₃為亞甲基的甲基烯丙基聚氧乙烯醚（TPEG）。

本發明中，所述單體D優選丙烯酸甲酯。

本發明提出的聚羧酸系減水劑的制備方法，具體步驟如下：

1）按配比將單體A、單體B和單體C加入反應釜中，然后加入去離子水配制成水溶液，控制單體混合水溶液的溶度在20~40%；