[發明專利]具有強適應性和保坍性能的膦酸基聚合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201611245341.0
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN107337765B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 王濤;冉千平;劉加平;亓帥;馬建峰;范士敏;楊勇;曹攀攀
• 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: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F220/06;C08F8/40;C04B24/26;C04B103/22;C04B103/30
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本發明公開了一種具有強適應性和保坍性能的膦酸基聚合物及其制備方法和應用，其具有下述的結構特點：側鏈為醚型鏈段；具有吸附基團，為兩級；一級吸附基團為膦酸或亞膦酸官能團，二級吸附基團為羧基，兩種官能團以酯鍵或酰胺鍵連接；所述的強適應性和保坍性能的膦酸基聚合物的重均分子量為10000?50000。所述膦酸基聚合物具有新穎分子結構，因此具有摻量低、減水率高、保坍性能優，抗硫酸鹽和粘土干擾能力強的優點，且制備工藝可工業化，市場應用空間廣闊。

技術領域

本發明涉及一種具有強適應性和保坍性能的膦酸基聚合物及其制備方法，屬于混凝土外加劑技術領域。

背景技術

隨著國家大規模基礎設施建設，自然河砂、優質粉煤灰等資源日益枯竭，人工骨料和煤矸石、脫硫灰等低活性工業廢渣在現代混凝土中也開始逐步使用，以磺酸基縮聚物為主的傳統第一、二代減水劑和以羧基聚合物為主的第三代高性能外加劑在新的復雜組分體系中適應性問題越來越突出，如初始分散效率低、坍落度損失大、體系粘度高等一系列應用問題，混凝土流動性能調控逐漸陷入瓶頸，甚至限制了混凝土技術的發展。

隨著國家城鎮化進程與“一帶一路”戰略推進，河砂、優質粉煤灰等傳統優質資源日益枯竭，人工骨料和煤矸石、脫硫灰等低活性工業礦渣逐漸得到應用，骨料含泥量和吸水率增大；工業副產石膏作為水泥調凝劑的使用導致膠凝材料SO₄^2-含量偏高，使得膠凝材料的組份更加復雜；南亞或中亞地區高溫環境，混凝土損失較快，外加劑的溫度敏感性大，混凝土外加劑與材料之間的適應性逐漸變差，導致混凝土初始流動度和流動度保持能力大幅降低，極大限制了高性能減水劑的推廣應用，甚至限制到了混凝土技術的發展。

為提升聚羧酸外加劑對水泥、礦物摻合料和砂石骨料的適應性，圍繞聚醚大單體分子結構、新型共聚單體、吸附基團類型進行了大量的合成探索、性能測試及應用表征等工作。

美國專利US6352952B1公開了一種改良聚合物，側鏈結構嵌入PO進而調控其親油親水屬性，EO/PO雜化的側鏈結構體現良好的分子伸展性，阻止了蒙脫土插層對聚羧酸側鏈的吸附，降低了聚羧酸摻量對蒙脫土的敏感性，但增大了聚合物的引氣性，若消泡劑使用不當，對混凝土的強度具有潛在的損害。

專利CN101044103A中公開了一種添加陽離子聚合物使水硬組合物砂中的粘土惰性化的方法，包括向該組合物或其組分之一中加入陽離子聚合物的步驟，該陽離子聚合物的陽離子電荷密度大于0.5meq/g，并且特性粘度小于1dl/g，但該兩性離子聚合物不便合成，產物收率不是太高，且陽離子聚合物對粘土的惰性能力有限。

專利WO2006/042709描述了如下的縮聚物，其基于含有5至10個C原子或雜原子且含有一個氧乙烯基或氧丙烯基的芳香化合物或雜芳香化合物和選自甲醛、乙醛酸和苯甲醛、或其混合物的醛，其與常規使用的縮聚物相比改善了無機膠結劑懸浮液的增塑作用，并能保持這種作用較長時間(坍落度保持性能)，但該類化合物還處在小試研發階段，要求的原材料為特殊結構，不便于實現工業化。

專利CN1784369A公開了一種多縮酸混凝土外加劑的制備方法，該外加劑包含側鏈中含有聚亞烷基二醇的多縮酸聚合物，其中多縮酸聚合物通過聚合含(甲基)丙烯酸烷基酯單體和特定的聚亞烷基二醇不飽和單體以及不飽和羧酸(鹽)單體的單體成分而獲得，并且具有特定的重均分子量，該外加劑能降低混凝土粘度、提高坍落度保持性能和抑制泌漿等性能，但該類化合物吸附基團還局限在多羧基結構，對提升聚合物適應性和保坍能力有限。

專利CN105236806A公開了一種高適應性的膦酸基改性聚羧酸減水劑及其制備方法，該減水劑由異戊烯醇聚氧乙烯醚、雙氧水、丙烯酸、不飽和膦酸單體、去離子水、還原劑、鏈轉移劑等原料制成，特點之一是引入一種不飽和膦酸單體，該改性減水劑具有良好的抗硫酸鹽離子能力和抗泥能力，從而滿足了工程需要，但是該類聚合物合成時，引入了不飽和膦酸單體，該單體具有鏈轉移作用，導致制備的聚合物分子量偏小，不易控制，進而影響分散與分散保持性能。