[發明專利]一種多陽離子抗泥型聚羧酸減水劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201810069085.7
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108047396B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 代柱端;陳健;董耀武;周曉陽
• 申請（專利權）人: 武漢優城科技有限公司
• 主分類號: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F220/06;C08F222/22;C08F4/40;C04B24/26;C04B103/30
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;徐瑛

本發明公開了一種多陽離子抗泥型聚羧酸減水劑及其制備方法，該多陽離子抗泥型聚羧酸減水劑由聚醚大單體A、不飽和羧酸/不飽和羧酸酐B、不飽和抗泥型單體C在水溶液下聚合而成，其中不飽和抗泥型單體C由不飽和羥基酯與四乙烯五胺的鹽酸溶液反應制得。本發明所述抗泥型聚羧酸減水劑在堿性條件下能水解釋放出多陽離子型長鏈有機物，能改變黏土礦物的理化性質，抑制膨脹型黏土礦物的膨脹，減少礦物表面和晶層對聚羧酸和水的消耗，從而保證聚羧酸減水劑在高含泥量材料下的使用性能，達到抗泥的效果，解決高含泥量砂石材料中的黏土礦物對聚羧酸減水劑使用性能的影響的問題。

技術領域

本發明屬于混凝土外加劑技術領域，尤其涉及一種多陽離子抗泥型聚羧酸減水劑及其制備方法。

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。

聚羧酸減水劑，由于其摻量低、減水率高、保坍性好、分子結構可調性強、綠色環保等優點，成為目前混凝土用外加劑市場的最重要的產品。聚羧酸減水劑是一種梳形的水溶性高分子，它由富含羧酸基團的主鏈和聚氧化烯基的側鏈組成。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，而聚氧化烯基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。

專利CN104119482A中公開了一種抗泥型聚羧酸減水劑，其主要設計思想是在聚羧酸結構中引入不飽和季銨鹽結構單元，通過陽離子結構單元的作用降低黏土對聚羧酸減水劑的吸附，按照其設計理念，陽離子結構單元吸附在黏土表面，聚羧酸主鏈吸附在水泥及水化產物表面，抗泥型聚羧酸通過橋接作用連接在黏土和水泥基材料表面而實現其抗泥目的，但聚羧酸側鏈長度有限，通過橋接作用實現減水和抗泥作用的效率不高。

專利CN103467670公開了一種抗泥型聚羧酸系減水劑，采用自己合成的季銨鹽低聚物與TPEG和一元不飽和羧酸等自由基聚合，亦通過季銨鹽低聚物提供陽離子結構單元來實現抗泥，而溶劑中的低級醇等未參與反應的組分會降低聚羧酸減水劑的有效固含。

專利CN105236808A公開了一種具有高適應性的磷酸基改性聚羧酸減水劑，通過不飽和磷酸單體C改性聚羧酸減水劑，提高了聚羧酸的硫酸鹽敏感性和抗泥敏感性，不飽和磷酸鹽單體C通過2-磷酸基-1,2,4三羧酸與丙烯醇酯化，在水泥水化的堿性條件下，聚羧酸結構中酯基水解，釋放出2-磷酸基-1,2,4三羧酸，可以實現抗泥的效果，但制備單體C過程酯化的轉化率不高，且酯化過程復雜。

近年來，聚羧酸減水劑以其高減水、高保坍等優異性能，在混凝土中得到廣泛的應用。然而，黏土由于其層狀結構對聚羧酸的吸附較大，導致了聚羧酸減水劑在高含泥量原材料中使用效果較差。以對聚羧酸吸附最為明顯的蒙脫土為例，其礦物結構為由兩層硅氧四面體和一層鋁氧八面體組成的層間結構，當與水接觸后，晶層表面的可交換陽離子在水中解離擴散，形成擴散雙電層，晶層表面呈負點，晶層之間因帶同種電荷相互排斥使晶層間距加大，從而加大了對聚羧酸減水劑的吸附，使聚羧酸的減水分散能力大打折扣，表現出明顯的含泥量敏感性。因此，急需設計一種抗泥型聚羧酸減水劑及其制備方法以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是基于黏土礦物在水溶液體系，表面電荷的變化和晶體結構的變化，提供一種多陽離子抗泥型聚羧酸減水劑及其制備方法，針對非膨脹型黏土礦物，該抗泥型聚羧酸減水劑水解釋放出多陽離子型長鏈有機物能吸附在礦物表面，降低黏土對聚羧酸的吸附；針對膨脹型黏土礦物，水解產生的陽離子型長鏈有機物能起到抵消晶層表面雙電層電荷的作用，抑制其膨脹，可以有效避免聚羧酸和水在層間的消耗，從而保證聚羧酸減水劑在高含泥量材料下的使用性能，達到抗泥的效果。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：