[發(fā)明專利]一種緩釋型適應(yīng)性強(qiáng)的聚酯聚羧酸減水劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410366496.4
• 申請(qǐng)日: 2014-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN104177562B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小富;趙利華;白淑英;楊正梅;張海玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西紅墻新材料有限公司
• 主分類號(hào): C08F290/06
• 分類號(hào): C08F290/06;C08F220/54;C08F220/06;C08F220/28;C08F220/32;C08F228/02;C04B24/26;C04B24/16;C04B103/30
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司44202
• 代理人: 溫旭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土外加劑領(lǐng)域，尤其涉及一種緩慢釋放陰陽(yáng)非離子的耐泥型聚酯聚羧酸減水劑及其制備方法和在混凝土中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

減水劑（超塑化劑）是一種化學(xué)外加劑，是現(xiàn)代混凝土必不可少的組分之一。聚酯聚羧酸減水劑的出現(xiàn)，擴(kuò)大了混凝土的適用范圍。聚酯聚羧酸減水劑是梳型結(jié)構(gòu)聚合物，由陰離子（聚羧酸）和側(cè)鏈（聚乙二醇）組成，通常被稱為聚羧酸系高效/高性能減水劑。在混凝土中摻加聚羧酸減水劑，能夠減小或全部避免水泥顆粒的凝聚，使被包裹于水泥絮凝顆粒中的拌合水被釋放出來(lái)，潤(rùn)滑顆粒，從而在減少用水量的同時(shí)提高混凝土的流動(dòng)性。

盡管如此，聚羧酸減水劑在使用過(guò)程中仍然存在以下三個(gè)問(wèn)題：

第一，普通的聚羧酸減水劑對(duì)混凝土骨料含泥量十分敏感。骨料是混凝土的主要成分，占混凝土體積總量的70-80%，其性質(zhì)的好壞將直接影響到新拌混凝土和硬化后混凝土的性能，如和易性、強(qiáng)度、耐久性等。由于聚羧酸減水劑對(duì)混凝土骨料含泥量十分敏感，會(huì)影響混凝土的坍落度及坍落度損失，在骨料含泥量超過(guò)3%時(shí)，還會(huì)對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生重大影響。由于泥砂層間結(jié)構(gòu)能夠大量吸附減水劑分子，導(dǎo)致減水劑被泥砂大量吸附后用于分散水泥顆粒的部分減少，分散性會(huì)變差。當(dāng)砂石含泥量較高時(shí)，混凝土拌合物流動(dòng)性差，或者干脆不流。為了使混凝土拌合物滿足泵送施工要求，有的單位將外加劑的摻量成倍增加，使混凝土的生產(chǎn)成本大大增高，影響混凝土企業(yè)的生產(chǎn)成本和直接經(jīng)濟(jì)效益；有的單位采用多加水的辦法來(lái)解決混凝土拌合物流動(dòng)性不足的問(wèn)題，導(dǎo)致混凝土實(shí)際水膠比變大，嚴(yán)重影響混凝土的強(qiáng)度。

第二，普通的聚羧酸減水劑對(duì)無(wú)機(jī)鹽離子的敏感性較高。水泥體系是高鹽、高pH值體系，傳統(tǒng)的聚羧酸接枝共聚物分子構(gòu)象受到鹽濃度，尤其是Ca²⁺的影響很大，如果構(gòu)象在水泥體系中比較蜷曲，則吸附比較慢，同時(shí)提供的空間位阻也比較低，不利于混凝土分散。

第三，普通的聚羧酸減水劑存在對(duì)不同水泥體系相容性問(wèn)題。同一種聚羧酸減水劑用于不同水泥體系時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出不同的分散性及分散性保持能力，不僅初始流動(dòng)度不同，流動(dòng)度隨時(shí)間變化規(guī)律也不相同。對(duì)某種水泥表現(xiàn)出良好流動(dòng)性和流動(dòng)性保持能力的聚羧酸減水劑，應(yīng)用于其它水泥時(shí)，則有可能表現(xiàn)出流動(dòng)度損失過(guò)快，或者流動(dòng)度隨時(shí)間增加的現(xiàn)象，所以聚羧酸減水劑存在與水泥相容性的問(wèn)題。此外，混凝土中除水泥之外的其它原材料，如粉煤灰、礦粉、石粉和粘土等與聚羧酸減水劑也存在著相容性問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中，混凝土原材料對(duì)聚羧酸減水劑應(yīng)用性能的影響非常顯著。

如何能使用一種減水劑，在砂石含泥量較高情況下，既可以改善新拌混凝土的和易性，又可以滿足硬化混凝土的強(qiáng)度、耐久性等要求；在遇到含鈣離子的水泥體系時(shí)，沒(méi)有敏感性的問(wèn)題；在遇到含有粉煤灰、礦粉、石粉或粘土的水泥體系時(shí)，沒(méi)有相容性的問(wèn)題；而且在經(jīng)濟(jì)上又合適的減水劑，成為聚羧酸減水劑研究的突破難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種緩釋型適應(yīng)性強(qiáng)的聚酯聚羧酸減水劑；同時(shí)，本發(fā)明還提供了所述緩釋型適應(yīng)性強(qiáng)的聚酯聚羧酸減水劑的制備方法及其在混凝土中的應(yīng)用。

基于普通的聚羧酸減水劑對(duì)混凝土骨料含泥量十分敏感的問(wèn)題，由于聚羧酸減水劑在水泥顆粒上的吸附速率不僅取決于其分子結(jié)構(gòu)、分子量和分子的形態(tài)，還取決于分子主鏈官能團(tuán)的類型和密度，羧酸基（-COOH）、磺酸基（SO₃H）等親水基團(tuán)與水泥具有很好的結(jié)合能力，是吸附的錨固基團(tuán)，它們?cè)诜肿渔溨性蕉啵瑴p水劑在水泥顆粒的吸附速率越快。而如果在聚羧酸減水劑分子內(nèi)或分子間把羧基轉(zhuǎn)換成酯基、酸酐等非親水性基團(tuán)，則這些非親水性基團(tuán)在水泥顆粒中開始不吸附，但隨著水泥不斷水化提供的堿性環(huán)境下，酯基等非親水性基團(tuán)逐漸水解而轉(zhuǎn)化成羧基等親水集團(tuán)，緩慢吸附，發(fā)揮其緩慢釋放分散作用，緩釋型減水劑的關(guān)鍵是在混凝土堿性環(huán)境下，控制親水集團(tuán)的水解釋放速率。因此，本發(fā)明方案在減水劑中引入大量的酯基，由于酯類的不穩(wěn)定性，能在水泥存在的強(qiáng)堿性條件下，發(fā)生水解反應(yīng)，生成帶有負(fù)電的羧基，其在吸附過(guò)程中可有效地排斥帶有負(fù)電荷的的粘土及粘土中的有機(jī)質(zhì)，而對(duì)含正電荷的水泥顆粒（水泥在研磨過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的正電荷）有很好的吸附性能，從而當(dāng)集料中粘土含量較高時(shí)，此聚羧酸大分子可有效地優(yōu)先選擇吸附于水泥顆粒表面，且排斥粘土，達(dá)到耐泥效果。而其它短支鏈的羧基，由于長(zhǎng)聚醚支鏈的存在，長(zhǎng)聚醚支鏈相互間的空間位阻作用很強(qiáng)，使短支鏈的羧基被掩埋在長(zhǎng)聚醚支鏈的鏈段里面，很難接觸到水泥顆粒表面，達(dá)不到選擇性吸附的效果。此外，酯基在堿性條件下，有徐放的效果而逐漸釋放出羧基，從而達(dá)到持續(xù)的效果。