[發明專利]具有緩凝和保坍性能的小分子減水劑的制備方法及用途

有效

• 申請號: 201611224669.4
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN108239279B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 亓帥;冉千平;王濤;舒鑫;馬建峰;范士敏;楊勇;劉加平
• 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
• 主分類號: C08G65/335
• 分類號: C08G65/335;C04B24/32;C04B103/22;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

本發明提供了一種具有緩凝和保坍性能的小分子減水劑的制備方法及其用途，所述制備方法單體結構可調性強、性價比高、制備工藝簡單，所得小分子減水劑保坍、緩凝和粘土耐受性能優異。所述制備方法包括以下步驟：(1)氨基化反應：特定結構的有機胺與特定結構的不飽和羧酸酯發生C＝C雙鍵的邁克爾加成反應，提純后得到帶有氨基氫和羧酸酯基團結構的有機胺中間體；(2)將所述有機胺中間體與甲醛、亞磷酸發生曼尼希反應，提純后得到亞磷酸化的有機胺中間體；(3)將所述亞磷酸化的有機胺中間體的羧基與特定結構的帶有端OH或端NH₂的聚醚進行縮合反應，使所述羧基轉化為酯基或酰胺基，加堿中和后得到具有緩凝和保坍性能的小分子減水劑。

技術領域

本發明涉及一種具有緩凝和保坍性能的小分子減水劑的制備方法及用途，屬混凝土外加劑技術領域。

背景技術

混凝土作為一種建筑材料被廣泛應用于眾多領域，混凝土外加劑是混凝土中必不可少的一種組分，能夠調節和改善混凝土材料的工作性能，在混凝土生產技術中起到核心作用。減水劑是其中產量最大、應用最為廣泛的一種混凝土外加劑。

聚羧酸減水劑作為第三代高性能減水劑，主要由不飽和羧酸與不飽和聚醚大單體通過自由基聚合反應得到梳形結構的聚合物，聚合物主鏈上的羧酸吸附基團提供靜電斥力，聚醚側鏈能提供有效的空間位阻。相對于傳統的磺酸鹽系減水劑，聚羧酸減水劑在減水性能、和易性、保坍等方面要優于磺酸鹽系減水劑。

隨著核電、超高層建筑、水電大壩等大體積混凝土的發展，對混凝土材料的泵送、澆筑以及長距離運輸等提出了更高的要求，對于坍落度保持、緩凝等性能特點的減水劑的需求逐漸增加。此外，天然優質砂石等材料資源的稀缺以及綠色建筑理念的發展，回收建筑廢料、機制砂以及含泥量高的天然砂石等低品質骨料，應用到混凝土領域已經成為一種發展趨勢。這些級配差、石粉含量高或者粘土含量高的砂石骨料，不僅產生大量的無效吸附，而且導致混凝土的狀態較差，坍落度損失比較快，傳統的聚羧酸減水劑很難滿足使用要求。

專利文獻CN101205127B報道了一種徐放型聚羧酸減水劑的制備方法。首先甲氧基聚醚與馬來酸酐通過無水酯化合成含雙鍵的酯化中間體，然后與丙烯酸、馬來酸酐、甲基丙烯磺酸鈉、烯丙基聚氧乙烯醚等通過自由基聚合得到減水劑成品，這種減水劑通過結構中酸酐或者酯的水解，不斷釋放出新的羧酸吸附基團，來達到減水和保坍兩種性能同時兼得的減水劑產品。專利文獻US5162402A報道了類似的烯丙基醚與馬來酸酐酯化物合成的保坍劑，同樣具有優異的保坍性能。

專利文獻CN101066851B報道了一種聚羧酸鹽類混凝土保坍劑。首先不飽和羧酸類單體與不飽和酯型聚醚大單體通過自由基聚合反應制備出減水劑中間體，然后加入交聯劑二縮水甘油酯，制成含有一定交聯度的保坍劑成品。這種減水劑能夠與其他羧酸類減水劑復配使用，改善其坍落度損失，并提高其對水泥種類、石膏形態和混凝土拌和工藝等的適應性。專利文獻US5362324A、US5661206A等報道了類似的采用酯交聯技術制備的聚合物，通過聚合物結構中酯基的不斷水解達到保坍性能的提升。

王子明研究小組(新型酰胺多胺聚羧酸減水劑的制備與性能[碩士論文]，2009)開發了一類酰胺多胺聚羧酸減水劑。酰胺多胺單元的引入可以產生促進吸附，使減水劑更容易吸附到水泥顆粒表面，使減水劑獲得較大的早期流動性；其酰胺基團可以與水形成大量的氫鍵，增加水化膜的厚度，延緩水泥的水化，同時結構中含有孤對電子的氮原子可以起到絡合鈣離子的作用，形成富鈣保護層，延緩水泥的水化，極大地改善了減水劑的緩凝和保坍性能。

專利文獻CN103449749A報道了一種具有良好分散性能的耐高溫超緩凝劑及其制備方法。將有機磷酸/鹽、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯或者羧酸鹽-磺酸鹽-非離子三元共聚物、烷基糖苷表面活性劑等按照一定比例復配而成。解決了緩凝劑的高溫適應性，能夠與多種減水劑復配使用。

專利文獻CN 103342500A報道了一種粘土屏蔽劑，由磷酸鹽、硅酸鹽、葡萄糖酸鈉、十二烷基硫酸鈉等原料進行共混復配制成，能夠優先吸附到砂石骨料中的粘土顆粒表面，從而保證聚羧酸減水劑的效果。