[發(fā)明專(zhuān)利]一種聚羧酸減水劑的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010009000.3
• 申請(qǐng)日: 2020-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113072667B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冉千平;李申桐;劉加平;楊勇;劉金芝;嚴(yán)涵;趙紅霞;毛永琳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇蘇博特新材料股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08F283/06
• 分類(lèi)號(hào): C08F283/06;C08F285/00;C08F220/06;C08F222/02;C04B24/26;C04B103/30
• 代理公司: 南京材智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32449
• 代理人: 杜甜甜

本發(fā)明公開(kāi)了一種聚羧酸減水劑的制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明通過(guò)不飽和酸單體A、直鏈聚醚單體B與支鏈聚醚單體C進(jìn)行自由基共聚反應(yīng)得到所述聚羧酸減水劑；所述單體A的結(jié)構(gòu)所述單體B的結(jié)構(gòu)所述單體C的結(jié)構(gòu)本發(fā)明所述減水劑減水率大，具有優(yōu)良的抗泥功能，適用于骨料含泥量高的地區(qū)，能有效改善高含泥量帶來(lái)的混凝土流動(dòng)度損失大、和易性差的問(wèn)題；本發(fā)明采用兩步一鍋法制備，工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)過(guò)程綠色環(huán)保、成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚羧酸減水劑的制備方法及應(yīng)用，屬混凝土用外加劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

化學(xué)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(jīng)濟(jì)性和強(qiáng)度，為大型工程的質(zhì)量提供了有力保障，因此它的廣泛應(yīng)用被譽(yù)為是繼鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土之后的混凝土技術(shù)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(jié)構(gòu)可調(diào)性強(qiáng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，成為目前混凝土用外加劑市場(chǎng)的最重要的產(chǎn)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(tuán)的主鏈和聚氧化乙烯醚的側(cè)鏈組成。聚羧酸主鏈上的羧酸基團(tuán)可以定向吸附在帶正電的水泥或者水泥水化物的表面，而聚氧化乙烯醚側(cè)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(tuán)聚，因此它就賦予了水泥漿體良好的流動(dòng)性。

聚羧酸減水劑從概念提出到產(chǎn)品完善，已經(jīng)走過(guò)30多年的輝煌歷程。隨著聚羧酸應(yīng)用范圍的越來(lái)越廣，它也暴露出許多問(wèn)題。現(xiàn)階段用戶對(duì)聚羧酸的性能提出的一些主要迫切要求是：(1)聚羧酸的減水率需要繼續(xù)提升，保坍時(shí)間要延長(zhǎng)，(2)隨著各地砂石資源趨于劣化，材料含泥量(主要成分為粘土)偏高，聚羧酸減水劑需要提高對(duì)泥土的耐受性。

從近些年研究看，常規(guī)聚羧酸減水劑的性能潛力已被用盡，上述要求難以被滿足。因此聚羧酸研究者另辟蹊徑，將新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或者新的功能基團(tuán)引入聚羧酸中，希望能獲得性能更加優(yōu)異的產(chǎn)品。例如，中國(guó)專(zhuān)利CN 103897116 A公布了一種抗泥型聚羧酸系減水劑的制備方法，以乙烯基聚氧乙烯醚、苯乙烯磺酸鈉、丙烯酸及丙烯酰胺類(lèi)化合物為單體，通過(guò)自由基共聚反應(yīng)制得這種抗泥型減水劑。該產(chǎn)品將酰胺類(lèi)單體引入聚羧酸合成中，所得產(chǎn)品在含泥的混凝土中有較好的分散性，坍落度損失小，對(duì)于各地區(qū)的水泥種類(lèi)適應(yīng)性好，且生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染，但是該產(chǎn)品存在生產(chǎn)成本高，減水率低等缺點(diǎn)；中國(guó)專(zhuān)利CN103467670 B公布了另一種抗泥型聚羧酸系減水劑的制備方法，該方法首先使用環(huán)氧溴丙烷與叔胺類(lèi)化合物在醇/水混合溶劑中反應(yīng)得到季銨鹽低聚物，隨后將此季銨鹽低聚物與異戊烯醇聚氧乙烯醚、氨基三亞甲基膦酸、不飽和酸通過(guò)自由基共聚得到該抗泥型聚羧酸系減水劑，該產(chǎn)品能夠降低骨料中的含泥量對(duì)聚羧酸系減水劑的不良影響，能夠在不提高摻量的前提下解決混凝土減水不夠、坍落度損失大、強(qiáng)度偏低等問(wèn)題，但是該產(chǎn)品存在生產(chǎn)步驟繁瑣，生產(chǎn)過(guò)程污染大等缺點(diǎn)；中國(guó)專(zhuān)利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(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)步驟逐級(jí)聚合得到多支化結(jié)構(gòu)的AB型雙嵌段共聚物。該產(chǎn)品減水率高、保坍性好，可明顯改善混凝土流動(dòng)性，且對(duì)粘土敏感程度低，采用糊精為主要原料，成本低、無(wú)污染，但是該方法步驟繁瑣，工藝復(fù)雜，至今只停留在實(shí)驗(yàn)室階段，未能工業(yè)化應(yīng)用；中國(guó)專(zhuān)利CN102911322 B公開(kāi)了一種星形結(jié)構(gòu)聚羧酸減水劑的合成方法，通過(guò)多元醇和丙烯酸之間的酯化反應(yīng)制備出星形可聚合活性分子，進(jìn)而將其運(yùn)用到常規(guī)聚羧酸的制備中，可得到星形結(jié)構(gòu)的聚羧酸減水劑，該產(chǎn)品比常規(guī)梳形聚羧酸具有更優(yōu)越的水泥凈漿流動(dòng)性及保持能力、良好的水泥適用性和混凝土應(yīng)用性能。但該工藝使用星形活性分子使得反應(yīng)可控性差，聚合易交聯(lián)，目前該產(chǎn)品僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室制備階段；中國(guó)專(zhuān)利CN 105646871 A使用苯胺類(lèi)化合物與亞磷酸發(fā)生曼尼希反應(yīng)制得含磷單體，隨后用其與苯基聚醚、甲醛等進(jìn)行縮合反應(yīng)制備所述磷酸減水劑，產(chǎn)品減水、保坍性能良好，還能有效提升混凝土強(qiáng)度，但是該方法需要使用大量甲醛和硫酸作為原料，這使得生產(chǎn)過(guò)程污染大，產(chǎn)品硫酸根離子含量超標(biāo)，難以推廣運(yùn)用到實(shí)際工程中去。

綜上所述，開(kāi)發(fā)出一種成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境污染小、易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的，且具有減水大、保坍好、抗泥性能強(qiáng)的聚羧酸減水劑，不僅對(duì)推進(jìn)聚羧酸產(chǎn)品技術(shù)研究，還對(duì)聚羧酸的工程應(yīng)用具有里程碑的意義。