[發明專利]一種聚羧酸系減水劑

在審

• 申請號: 201410213175.0
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN103965460A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 馬保國;戚長亞;方晨煒;黃健;譚洪波;汪杰;代柱端
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08G65/28
• 分類號: C08G65/28;C04B24/32;C04B103/30
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種減水劑原料環氧乙烷-環氧丙烷三元嵌段聚醚大單體，及其制備而成的減水劑。

背景技術

近年來，混凝土外加劑的研究與生產已趨向朝著高性能、無污染方向發展。混凝土減水劑是混凝土外加劑中應用面最廣、使用量最大的一種。具有梳形分子結構的聚羧酸系高效減水劑因其減水率高、保坍性能好、摻量低、無污染、緩凝時間少、成本低等優異性能，適宜配制高強超高強混凝土、高流動性及自密實混凝土，成為國內外混凝土外加劑研究開發的熱點。國外目前的聚羧酸減水劑的主要方向是多功能化，產品系列化。隨著混凝土技術的快速發展，對外加劑提出一些特殊的要求，如對于盾構管片需要非引氣型早強減水劑，大體積混凝土需要緩凝及超低水化熱型減水劑，對于炎熱夏天需要低坍落度損失緩凝型減水劑，對于冬季需要早強非緩凝型減水劑等等”環境的多變性、混凝土施工的多樣性及重大工程的特殊性，對混凝土減水劑提出了功能化設計的要求。聚羧酸減水劑采用水溶液自由基聚合，分子結構自由度大，可調整支鏈實現減水劑的功能化設計。而目前國內功能化聚羧酸減水劑的研究基本是空白，導致國產減水劑母液產品單一，而復配產品往往不穩定，有時甚至達不到預計的效果，因此，實現減水劑功能化設計、多元化母液的生產，對聚羧酸減水劑的推廣具有重要的意義。

中國專利CN101928392A公開了一種異戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)的制備方法，它以異戊烯醇和環氧乙烷為原料,在催化劑的存在下,70-160℃反應溫度下進行反應5-40小時制得，因其有支鏈甲基的結構特殊性,其分子空間位阻增大,合成的聚羧酸高效系減水劑有減水率高、增強效果好、耐久性、不銹蝕鋼筋及對環境友好等優點。但是單單依靠支鏈甲基的結構特殊性所提供的空間位阻還是不能夠使合成的聚羧酸高效減水劑具有最好的水泥顆粒分散性保持能力。

發明內容

本發明的目的是開發一種新的聚醚大單體減水劑原料，其可以提高減水劑的減水率、保塌性能，另外還提供了利用此大單體為原料的聚羧酸系高效減水劑。

一種環氧乙烷-環氧丙烷三元嵌段聚醚大單體，采用如下方法制備而來：

1)將異戊烯醇聚氧乙烯醚與醇鈉催化劑混合升溫至80℃～115℃脫醇；

2)升溫至110℃～130℃壓強控制在0.25～0.40Mpa，加入環氧乙烷；

3)保持體系溫度與壓強不變加入環氧丙烷；

4)繼續升溫至130℃～160℃壓強控制在0.35～0.60Mpa，再次加入環氧乙烷，反應完畢后加入弱酸中和劑得到環氧乙烷-環氧丙烷三元嵌段聚醚大單體；

其中，原料按質量分數計，所述異戊烯醇聚氧乙烯醚為25～45％，醇鈉催化劑0.2～0.6％，兩次加入的環氧乙烷合計為65～80％，環氧丙烷15～35％，弱酸中和劑0.2～0.6％。

按上述方案，還包括在反應完畢后和加入弱酸中和劑之前進行熟化保溫，所述熟化保溫的溫度控制在70℃～90℃，熟化時間控制在0.5-1h。

按上述方案，所述的異戊烯醇聚氧乙烯醚的分子量為600～2000。

按上述方案，所述的醇鈉化催化劑是乙醇鈉、甲醇鈉或者兩者的混合物。

按上述方案，步驟2)中與步驟4)中加入環氧乙烷的質量比為1-3:5。

一種以上述環氧乙烷-環氧丙烷三元嵌段聚醚大單體為原料通過自反應常溫合成技術制備的減水劑。

在設計合成減水劑所用的聚醚單體的時候，加入環氧丙烷組分，使所得到的聚醚為環氧乙烷-環氧丙烷-環氧乙烷的三元體系。在水介質中聚氧乙烯分子鏈上氧原子與水分子的氫原子形成氫鍵，使分子鏈伸展，這樣就保證了支鏈中雙鍵的反應活性。而聚氧丙烯分子鏈容易蜷縮折疊，使憎水甲基遠離水分子，這樣增大了位阻效應。因此，這種三元體系聚醚合成的聚羧酸高效減水劑的支鏈能夠提供較大的空間位阻，從而保證水泥顆粒分散保持能力，這對提升聚羧酸系高效減水劑的工作性與適應性是非常有用的。

本發明的有益效果：

(1)采用三元嵌段體系，對支鏈的功能化調整容易進行，大大增強了聚羧酸減水劑單體的適應性。

(2)區別于傳統的單環氧乙烷聚合加成，采用了環氧丙烷嵌段加成，利用聚氧丙烯鏈在水環境下蜷縮折疊的原理增大位阻效應，從而增強減水劑的保塌性，即保證水泥顆粒的分散保持性。

(3)采用分段加成技術，可以通過第二部分環氧丙烷的加成來控制所合成的聚羧酸減水劑大單體的分子量，也可以控制聚氧乙烯鏈的長短，從而調節控制大單體的性能。

具體實施方式