[發明專利]一種早強型聚羧酸減水劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201811634113.1
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN111348858B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 周棟梁;楊勇;冉千平;李申桐;嚴涵;劉金芝;黃振;張志勇
• 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;博特新材料泰州有限公司
• 主分類號: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C04B24/26;C04B24/42;C08F220/20;C08F216/14;C08F226/02;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

本發明公開了一種早強型聚羧酸減水劑及其制備方法。本發明所述早強型聚羧酸減水劑是在無水或無溶劑的條件下，通過不飽和反應性聚醚與帶有活潑氫的不飽和共聚單體進行共聚，再采用硅烷單體中含有的環氧基團與活潑氫進行開環接枝制備而成。本發明引入與水泥成分相同的硅元素，用硅烷基團全部替代陰離子基團作為聚合物的吸附基團，從而改變聚羧酸減水劑分子的電性，減少了聚羧酸減水劑對材料表面電性的敏感性，并能顯著提高混凝土的早期強度，且保證混凝土后期強度不倒縮。

技術領域

本發明屬于混凝土外加劑技術領域，具體涉及一種具有提高混凝土早強功能的聚羧酸減水劑及其制備方法，同時該聚合物具有良好的材料適應性。

背景技術

國家大規模基礎設施和城鎮化進程是發展的大趨勢，建筑業仍將是最為受益的行業之一，而建筑工業化率也將隨著建筑業的發展得到快速的提升。一系列包括大型橋梁、核電、水電、超高層建筑等重大工程的施工對混凝土提出了更高的要求。工程施工難度逐漸增大，施工環境越來越復雜，尤其是高性能混凝土的強度需求越來越高，工業廢渣組分的使用量越來越大。因此，高性能混凝土在不同地域和溫度條件下穩定快速的施工性能就顯得尤為重要。

中國地域幅員遼闊，地質條件和礦物組成差異非常顯著，這就導致水泥成分、摻合料品質，以及砂石材料的質量存在極大的差別。中國一年四季的溫差和南北溫差也相差明顯，這些因素均給不同地域的混凝土施工帶來了挑戰。高性能混凝土外加劑已經成為制備高性能混凝土不可缺少的一個組分。高性能混凝土外加劑在不同施工溫度條件下展現的不同性能都會造成高性能混凝土的質量波動。因此也就要求高性能混凝土外加劑在提高產品分散能力、對混凝土材料的相容性和適應性、早期增強能力等方面提出了更高的要求。

混凝土外加劑的種類特別多，可以通過選擇合適的減水劑品種來改善混凝土性能，也能通過在混凝土體系中添加各種功能的小分子組分來滿足工程需求。為解決上述適應性和早強應用問題，施工人員通常采用加大外加劑摻量或者小分子早強劑的方式，這種做法無疑增加了成本，且小分子早強劑也會帶來后期強度倒縮的問題。針對上述問題，國內外科研人員進行了大量的改進工作，聚羧酸系列減水劑依靠其優秀的綜合性能和可修飾的分子結構成為了本領域研究的重點。大量的中國專利已經公開了相關的聚羧酸系分散劑及其制備方法，也提出了較多的改善材料適應性和提高早強能力的方法，但仍然存在一定的問題。

專利CN107163201A和CN107245131A提出了用硅烷偶聯劑對聚醚大單體進行改性，再與聚醚大單體、不飽和羧酸進行共聚的方法，該方法制備的減水劑表現出比普通聚羧酸減水劑更加優異的保坍特性。此方法對聚醚大單體進行改性，使分子中有部分的側鏈分子帶有吸附基團，這種做法改變了聚羧酸分子的構象。

CN104311753B、CN105754045B、CN105837763A、CN104945572A、CN103073687B和CN107629163A等專利均采用含雙鍵硅烷偶聯劑或者制備含雙鍵的不飽和硅烷偶聯劑與聚醚大單體、不飽和羧酸單體進行共聚，在分子中引入少量的硅烷基團，以改善聚羧酸減水劑分子的適應性、分散性和保塑性。上述專利方法能在分子中引入少部分硅烷基團，對聚羧酸減水劑作用過程影響不夠大，且不飽和硅烷單體的水溶性不佳，水溶液聚合時發生的是非均相反應，單體轉化率也存在一定的問題。

發明內容

為改善常規聚羧酸減水劑通過陰離子基團在水泥表面進行吸附的選擇性行為，本發明引入與水泥成分相同的硅元素，用硅烷基團全部替代陰離子基團作為聚合物的吸附基團，從而改變聚羧酸減水劑分子的電性，減少了聚羧酸減水劑對材料表面電性的敏感性，并能顯著提高混凝土的早期強度，且保證混凝土后期強度不倒縮。

本發明提供了一種早強型聚羧酸減水劑，所述早強型聚羧酸減水劑是在無水或無溶劑的條件下，通過不飽和反應性聚醚與帶有活潑氫的不飽和共聚單體進行共聚，再采用硅烷單體中含有的環氧基團與活潑氫進行開環接枝制備而成。與常規聚羧酸分子結構相比，本發明所述的早強型聚羧酸減水劑分子中無羧酸基團，而是采用硅烷基團全部取代常規聚羧酸減水劑分子中的羧酸基團。