[發明專利]一種抗泥型聚羧酸減水劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201810036393.X
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN107987231B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 冉千平;李申桐;嚴涵;趙紅霞;翟樹英;王秀梅;張建綱
• 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: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F220/06;C08F226/10;C08F222/06;C08F222/02;C08F2/38;C04B24/26;C04B103/30
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 喬淑媛;馬曉輝

本發明公開了一種抗泥型聚羧酸減水劑及其制備方法。本發明所述抗泥型聚羧酸減水劑由以下步驟制得：將不飽和鹵素單體、不飽和羧酸單體、鏈轉移劑、引發劑和溶劑反應得到預聚體溶液；在預聚體溶液中加入N?乙烯基吡咯烷酮（NVP）、不飽和聚醚單體和催化劑金屬?有機配合物進行反應后，過濾除去不溶物，減蒸除去溶劑，得到所述抗泥型聚羧酸減水劑成品。本發明所述抗泥型聚羧酸減水劑具有優異的減水和保坍能力，還有強大的粘土耐受性，對各種砂石骨料的適應性強；生產工藝所用的原料成本低，制備過程采用一鍋法，簡單高效，可以在同一個反應釜中連續化生產，反應效率高，時間短，易于實現工業上的大規模化的生產。

技術領域

本發明屬于混凝土外加劑技術領域，具體地說是一種抗泥型聚羧酸減水劑及其制備方法。

技術背景

混凝土是世界上用量最大、應用最廣泛的建筑材料，化學外加劑的添加可以極大提高混凝土的耐久性、工作性、適用性、經濟性和強度，為大型工程的質量提供了有力保障，因此化學外加劑的廣泛應用被譽為是繼鋼筋混凝土、預應力混凝土之后的混凝土技術的第3次重大突破。減水劑(也可稱作“水泥分散劑”)是目前研究和應用最為廣泛的一種混凝土外加劑，在混凝土和易性不變的情況下，摻入減水劑可以有效節約水泥用量、減少用水量、提高混凝土強度。聚羧酸作為最新一代的高性能混凝土減水劑，具有摻量低、保坍性好、分子結構可調控性強、生產工藝綠色環保等突出優點。

從化學結構上講，聚羧酸是一種梳形高分子聚合物，它由富含羧酸基團的主鏈和聚醚側鏈組成，主鏈上的羧酸基團可以定向吸附在帶正電的水泥或者水泥水化物的表面，而聚醚側鏈在溶液中伸展形成水化層來提供空間排斥力以防止水泥團聚，因此這種結構賦予了聚羧酸強大的分散水泥顆粒的能力。

隨著我國建筑行業的高速發展，優質的砂石資源逐漸消耗殆盡，各地的砂石資源趨于劣化，特別是大中城市，使用的砂石含泥量偏高。而聚羧酸減水劑對于骨料中的含泥量特別敏感，因為泥土中的粘土會大量吸附聚羧酸分子，導致水泥漿體中的有效減水劑分子減少，從而使混凝土的工作性能大大降低。目前市場上通常采用超摻量和復配兩種方法來應對高含泥量的砂石材料，但這會大幅提高單方混凝土外加劑的成本，而且外加劑摻入量過大會影響混凝土的后期強度，還可能會造成混凝土凝結時間過長。因此，開發一種抗泥型聚羧酸減水劑對外加劑技術的進步和建筑行業的發展都具有重要意義。

關于抗泥型聚羧酸減水劑的開發，已有大量的專利和文獻報道：

專利CN 103467670 B在聚羧酸分子結構中引入季銨鹽基團來提高產品抗泥性能，具體合成方法包括兩個步驟。首先用環氧溴丙烷與叔胺類化合物制取季銨鹽低聚物，隨后將季銨鹽低聚物與異戊烯醇聚氧乙烯醚、氨基三亞甲基膦酸、不飽和羧酸一起通過自由基共聚得到抗泥型聚羧酸系減水劑。該產品能夠避免混凝土中骨料含泥量對聚羧酸系減水劑的不良影響，解決混凝土強度偏低問題。但顯然該方法步驟繁瑣，不利于工業化，原料含有磷酸單體導致聚合反應難以控制分子量，引入了大量功能單體使減水能力比現有產品差，不利于推廣應用到實際工程中去。

專利CN 104861127 B報道了另一種抗泥型聚羧酸減水劑的制備方法。通過異丁烯醇聚氧乙烯醚、馬來酸酐-β-環糊精、丙烯酸、苯乙烯基甲酸酯在水溶液中進行共聚反應即可得到所述抗泥型聚羧酸減水劑。該方法關鍵是將β-環糊精引入聚羧酸產品中，其分子結構為杯狀結構，產品具有良好的抗泥性能和經時保塑性能，并且生產過程綠色環保。但該反應中馬來酸酐-β-環糊精單體合成轉化率低，聚合反應活性差，同時苯乙烯基甲酸酯單體又難以溶進水相體系中，導致聚合反應可控性差，易沉淀。

專利US2014/0039098公開了一種雙磷酸基減水劑的合成方法。在175℃和20mBar真空度條件下通過聚乙二醇單甲醚、羥基乙叉二膦酸和聚丙烯酸之間的酯化反應制備。該產品具有了一定的抗硫酸根離子和抗粘土的特性，但此方法反應時間長，工業化條件苛刻，羥基乙叉二膦酸的酯化收率并不高，目前還停留在實驗室研究階段。