[發明專利]改性天然甲殼素生物基高性能聚羧酸減水劑的制備方法

有效

• 申請號: 201810870764.4
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109251269B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 趙暉;宣衛紅;陳達;廖迎娣;歐陽峰;杜楊;徐海生
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08F228/02;C08B37/08;C04B24/16;C04B103/30
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明涉及一種改性甲殼素生物基高性能聚羧酸減水劑的制備方法，使用甲殼素高聚物作為制備聚羧酸減水劑原材料。對甲殼素高聚物進行脫?；⒔到馓幚?，得連有親水性羥甲基、氨基基團的改性甲殼素低聚物。通過接枝反應在改性甲殼素低聚物的氨基基團上引入含有雙鍵的馬來酸酐。N?馬來酸酐?低聚甲殼素接枝物與甲基丙烯酸磺酸鈉發生共聚反應制備出含有?SO₃H、?COOH、?OH、?CH₂OH基團的新型高性能聚羧酸減水劑。本發明制備的聚羧酸減水劑在較低摻量下對水泥顆粒具有很好的分散作用,且具有一定的梳狀結構，可吸附在水泥顆粒表面，能產生空間位阻效應，使得摻加此種高性能聚羧酸減水劑的混凝土具有優良的流動度保持性能。

技術領域

本發明涉及高性能混凝土材料領域，具體涉及一種改性天然甲殼素生物基高性能聚羧酸減水劑的制備方法。

背景技術

隨著高性能混凝土廣泛使用在民用建筑、高速公路、橋梁、隧道、碼頭、鉆井平臺等土木工程中，混凝土材料的使用量持續增加，混凝土材料已成為21世紀用量最大的建筑材料。高性能減水劑是制備高性能混凝土材料不可缺少的組分，高性能減水劑摻加到混凝土材料中可有效改善混凝土的流動性，減少拌和水用量和降低混凝土材料的水灰比。同時高效減水劑的使用還能解決混凝土的塌落度損失率大和混凝土泌水等問題。高性能減水劑的使用也改善了混凝土力學性能與耐久性能。高性能減水劑應用在混凝土材料中己成為土木工程技術發展的一個重要里程碑。

目前，國內外廣泛使用的高效減水劑主要包括木質素磺酸鹽高效減水劑、萘磺酸高效減水劑、三聚氰胺高效減水劑、脂肪族高效減水劑、氨基磺酸鹽高效減水劑等幾類。木質素磺酸鹽減水劑是較早使用的減水劑，此種減水劑減水效果比較差，摻量過大時會對水泥水化反應有抑制作用，因而在混凝土材料中的應用受到限制。萘磺酸高效減水劑、三聚氰胺類高效減水劑在較低摻量下就有很好的減水效果，但摻加該高效減水劑混凝土塌落度的經時損失率較高，需與其他緩凝組分復合才能在工程中應用。脂肪族高效減水劑具有生產工藝簡單、摻量小等優點，但摻加脂肪族高效減水劑的混凝土材料表面易發黃且硬化混凝土的外觀質量差。氨基磺酸鹽高效減水劑具有比傳統高效減水劑更高的減水率和良好的塌落度保持性，但氨基磺酸鹽高效減水劑對摻量比較敏感且摻加氨基磺酸鹽高效減水劑的混凝土易泌水，這制約了其在混凝土材料中廣泛使用。

上個世紀八十年代，一種新型的聚羧酸高效減水劑被日本研究人員開發成功，這類聚羧酸高性能減水劑主要是由烯烴、不飽和羧酸的共聚物、不飽和聚醚和末端連接有磺酸基團的接枝聚合物，在鏈引發劑的作用下發生共聚反應制得。聚羧酸高性能減水劑分子鏈上接有-SO₃、-CH₂OH、-NH₂、-COOH等親水性官能團，其中-SO₃、-COOH負離子提供靜電斥力使得水泥粒子更有效的分散。同時聚羧酸高性能減水劑分子結構呈現梳型，聚羧酸高性能減水劑分子吸附在水泥顆粒表面產生顯著的空間位阻效應。摻加聚羧酸高性能減水劑可有效控制混凝土坍落度損失，延長混凝土凝結時間，并且能有效的解決混凝土泌水問題。使用聚羧酸減水劑是現代混凝土材料發展的趨勢。聚羧酸減水劑應用在混凝土材料中能有效改善混凝土材料的各項性能，但制備聚羧酸減水劑的原材料多為人工合成化學品。人工化學品來源有限、價格高。并且人工化學品制備工藝復雜、生產過程會對周圍環境造成污染和人們的身體健康帶來傷害。傳統聚羧酸高效減水劑使用功能比較單一，不能同時兼有減水與緩凝效果。這些缺點阻礙了聚羧酸高效減水劑在混凝土材料的廣泛應用。使用天然生物質材料作為制備聚羧酸減水劑原材料，制備出生產成本低、多功能、環境友好的新型高性能聚羧酸減水劑已成為此研究領域的熱點。

甲殼素(Chitin)又名甲殼質、殼多糖、幾丁質、殼蛋白，其化學名為β-(1,4)-2-乙酰胺基-2-脫氧-D-葡萄聚糖，是一種直鏈狀天然有機高分子多糖，天然甲殼素物質廣泛存在于動物蝦、蟹的甲殼、昆蟲的甲殼和有機酸類、抗生素、酶的釀造副產物和真菌、酵母、霉菌的細胞壁、植物的細胞壁中。天然有機化合物中的甲殼素含量僅次于纖維素，每年自然界生物合成的甲殼素將近100億噸。