[發明專利]一種聚羧酸減水劑、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201810036401.0
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108249807B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 李申桐;冉千平;楊勇;黃振;舒鑫;毛永琳;陸加越
• 申請（專利權）人: 江蘇蘇博特新材料股份有限公司;博特建材（天津）有限公司
• 主分類號: C04B24/26
• 分類號: C04B24/26;C08F2/02;C08F2/38;C08F285/00;C08F220/06;C08F283/06;C08F214/14;C04B103/30
• 代理公司: 南京材智匯知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32449
• 代理人: 杜甜甜

本發明公開了一種新型聚羧酸減水劑及其制備方法。本發明所述新型聚羧酸減水劑由不飽和酸單體和梳形聚醚單體按摩爾比為1：3~8進行自由基共聚反應制得；所述梳形聚醚單體由不飽和鹵素化合物、催化劑、配體和OEGMA單體按摩爾比為1：1：1~2：5~25充分混合制得，然后在所述梳形聚醚單體中加入氧化劑和水混合均勻成打底液，隨后滴加由不飽和酸單體、還原劑、鏈轉移劑和水組成的滴加液進行聚合反應，即得所述新型聚羧酸減水劑。本發明所述新型聚羧酸減水劑具有高減水、長保坍、耐粘土以及降低混凝土粘度的優點；所述新型聚羧酸減水劑采用一鍋法生產，工藝簡單，無廢料產出，生產過程綠色環保。

技術領域

本發明涉及一種聚羧酸減水劑、其制備方法及應用，屬混凝土用外加劑技術領域。

背景技術

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，因此它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用外加劑，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、提高混凝土工作性能和強度。

減水劑的應用已走過了近百年的歷史，20世紀30年代發展起來的木質素磺酸鹽減水劑被認為是第一代減水劑，其減水率大概在10～15％之間；20世紀60年代發展起來的萘系磺酸鹽減水劑、脂肪族磺酸鹽減水劑、氨基磺酸鹽減水劑等被認為是第二代減水劑，其減水率大概在15～25％之間；20世紀80年代發展起來的聚羧酸減水劑被認為是第三代減水劑，其減水率大概在25～40％之間。由于聚羧酸減水劑具有摻量低、減水率高、保坍性好、分子結構可調性強、綠色環保等優點，成為目前最主流的減水劑產品，其市場占有率逐年提升，目前已達70％以上。

聚羧酸減水劑優越的性能來源其獨特的分子結構，本質上聚羧酸是一種水溶性的梳形高分子，由富含羧酸基團的主鏈和聚氧化烯基醚(聚醚)側鏈組成。聚羧酸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以提供空間排斥力防止水泥團聚，因此它就賦予了水泥漿體良好的流動性。聚羧酸減水劑從概念提出到產品完善，已經走過30多年的輝煌歷程。隨著聚羧酸應用范圍的越來越廣，它也暴露出許多問題。現階段用戶對聚羧酸的應用提出的一些主要迫切要求是：(1)聚羧酸的減水率需要繼續提升，保坍時間要延長；(2)在低水灰比的高強混凝土中，聚羧酸需要降低混凝土的粘度，改善其和易性，以利于施工；(3)隨著各地砂石資源趨于劣化，材料含泥量(主要為粘土)偏高，聚羧酸減水劑需要提高對粘土的耐受性。圍繞以上要求，已有大量的文獻和專利資料報道。

中國專利文獻CN 106146765 A公布了一種多支化聚羧酸減水劑的制備方法，以多羥基化合物為起始劑，采用三步原子轉移自由基聚合反應步驟逐級聚合得到多支化結構的AB型雙嵌段共聚物。該產品減水率高、保坍性好，可明顯改善混凝土流動性，且對粘土敏感程度低，采用糊精為主要原料，成本低、無污染。但是該方法步驟繁瑣，工藝復雜，至今只停留在實驗室階段，未能工業化應用。

中國專利文獻CN 103992442 A公開了一種陰陽兩性聚羧酸減水劑的制備方法，經過對聚醚側鏈進行改性，合成了陽離子封端的季銨鹽型聚羧酸減水劑。所合成的減水劑在分子結構中同時引入了陰離子和陽離子電荷，當加入到水泥漿體中時，主鏈的陰離子電荷吸附在帶正電荷的水泥顆粒表面，而側鏈端基的正電荷則吸附在帶負電荷的水泥顆粒表面，分散水泥顆粒。陽離子能抑制泥土的膨脹，從而減少泥土對外加劑的吸附，由于其獨特的兩性結構，使得其具有獨特的分散能力，減水率高，坍落度保持性好，性能優越。但是該產品由于富含陰陽兩種離子，在高濃度時極易引起聚沉，這極大限制了其應用前景。