[發明專利]嵌段聚合物的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201510859699.1
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105384924B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 楊勇;劉加平;冉千平;曹攀攀;黃振;翟樹英
• 申請（專利權）人: 江蘇蘇博特新材料股份有限公司;南京博特新材料有限公司;博特建材（天津）有限公司
• 主分類號: C08G65/28
• 分類號: C08G65/28;C04B24/32;C04B103/30
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司11138
• 代理人: 周靜

技術領域

本發明涉及一種嵌段聚合物的制備方法及應用，屬混凝土外加劑技術領域。

背景技術

水泥分散劑，又稱減水劑，可在不影響水泥基材料流動性的條件下，減少混凝土的拌和用水量，或在不影響用水量的條件下增大水泥基材料拌合物的流動性，或二者兼顧，是一種具有減水和增強作用的外加劑。在工程上使用水泥分散劑的主要目的是減少水泥基材料的用水量，降低水灰比，節約水泥用量，提高水泥基材料的強度，并改善其和易性，提高施工效率和質量。

用作水泥分散作用的物質有很多種，包括木質素磺酸(鹽)、萘磺酸鹽/甲醛縮聚物、苯酚/對氨基苯磺酸/甲醛縮聚物、三聚氰胺磺酸鹽/甲醛縮聚物、聚羧酸類梳形共聚物等。從結構特點上看，前幾種水泥分散劑都只是以磺酸基作為吸附基團，并且缺乏有效的能發揮空間位阻作用的側鏈，分子結構比較單一，可調性差，對水泥的分散能力有限，摻量高但減水率低。聚羧酸類梳形共聚物作為第三代高性能混凝土減水劑，其原料來源廣泛，分子結構多樣，可以以磺酸基、羧酸基、磷酸基等作為吸附基團，并擁有豐富可調的親水側鏈發揮著空間位阻作用，極大地提高了對水泥的分散作用，具有摻量低、減水率高、混凝土拌和物的流動性和流動保持性好、增強效果潛力大、低收縮、生產工藝簡單等優點，在建筑工程中得到了廣泛的應用，推動著混凝土質量向高性能化方向發展。

然而，聚羧酸類梳形共聚物是一類無規結構的共聚物，分子結構為單鏈的梳形，其吸附基團與親水側鏈無序排列。研究表明，這種梳形結構聚合物分子鏈構象易卷曲，不僅會減小其吸附驅動力，弱化其在固體顆粒表面的吸附，同時也降低了吸附后的空間位阻作用，因而難以充分發揮分散作用，分散效能偏低。

在高分子化學領域，隨著聚合技術的發展，各種復雜的分子結構，如嵌段、星型、超支化等聚合物已經成功應用于Al₂O₃、油墨、聚合物乳液等體系的分散。在這些新型結構的聚合物中，嵌段結構共聚物的研究備受關注，它是一類結構高度規整的聚合物，與無規結構共聚物相比，其最大的優點在于每條分子鏈的組成與結構高度一致，分子結構清晰明確，且共聚單體和功能基團的排列順序可精確調控，從而能大幅度提升其性能。近年來，越來越多的研究者開始關注嵌段聚合物作為分散劑的應用研究。Bouhamed等使用可逆加成-斷裂鏈轉移聚合(RAFT)合成出了結構可控的聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-b-聚聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯(P(AMPS-b-MPEG))雙嵌段共聚物，研究了其在Al₂O₃表面的吸附和分散性能(Bouhamed H.,Boufi S.,Magnin A.,Dispersion of alumina suspension using comb-like and diblock copolymers produced by RAFT polymerization of AMPS and MPEG,J.Colloid Interf.Sci.,2007,312(2):279-291)。Lee等報道了采用RAFT聚合技術制備了聚苯乙烯-b-聚4-乙烯基吡啶兩嵌段聚合物(P(S-b-4VP))，并將其用于聚合物微球的分散體系，效果顯著(Lee J.M.,Lee B.H.,Choe S.,The effect of polystyrene-block-poly(4-vinylpyridine)prepared by a RAFT method in the dispersion polymerization of MMA,Polymer,2006,(47):3838-3844)。王文平等采用原子轉移自由基聚合(ATRP)法合成了ABA三嵌段結構共聚物，再通過酯交換接枝聚乙二醇單甲醚側鏈，制備得到了嵌段結構的聚羧酸類高效減水劑，初步考察了其對水泥顆粒的分散能力(王文平，朱國軍，成立強等，ATRP法合成聚羧酸類高效減水劑，高分子材料科學與工程，2011,27(3):16-18)。專利文獻CN103881039A報道了一種基于活性聚合的功能嵌段共聚物，并將其用于碳黑和有機顏料的分散。專利文獻CN102027029A同樣報道了一種采用RAFT聚合制備AB型嵌段聚合物的方法，將其用于涂料中作為分散劑。