[發明專利]核殼結構環境響應型聚合物的制備方法

有效

• 申請號: 202010790531.0
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112062906B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 劉曉;宋曉飛;王子明;曹虎;單立福;李婷;楊帆;蘇美娟;楊維剛;楊健
• 申請（專利權）人: 北京工業大學;山東中巖建材科技有限公司;中建材中巖科技有限公司;中鐵一局集團有限公司;中鐵一局集團工業貿易有限公司
• 主分類號: C08F261/04
• 分類號: C08F261/04;C08F220/14;C08F212/08;C08F212/12;C08F220/18;C08J3/075;C08J3/24;C08J3/28;C08L51/00;C08L29/04;C04B28/00;C04B24/26
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明涉及一種核殼結構環境響應型聚合物的制備方法。本發明采用疏水性單體、聚乙烯醇、偶氮苯衍生物等為主要反應原料，通過先接枝聚合再交聯酯化而后復合組裝的方法制備一種光響應型聚合物，即疏水性單體先接枝聚合，再聚乙烯醇在交聯劑作用下發生交聯后與偶氮苯衍生物酯化得到酯化水凝膠，最后復合組裝得到光響應型聚合物。本發明通過聚乙烯醇交聯酯化水凝膠包裹聚合物形成核殼結構的方式，成功制備了光響應型聚合物，反應過程便捷可控、簡單高效，表現出優異的環境響應和智能轉變等功效，滿足混凝土材料長壽命高耐久等需求，具有很好的市場前景和應用價值。

技術領域

本發明涉及一種水泥混凝土用光響應聚合物的技術領域，特別涉及到一種采用疏水性單體先接枝聚合再與聚乙烯醇交聯的水凝膠復合組裝合成環境響應聚合物的具體制備方法。

背景技術

混凝土因其抗壓強度高，成本低，易于成型等特點，成為目前用量最大的一種建筑材料，廣泛應用于鐵路、港口、公路、橋梁等基礎設施和結構工程中。然而混凝土材料自身存在脆性大、體積穩定性差等不足，收縮和裂縫的產生在所難免。混凝土收縮是指混凝土在凝結和硬化過程中體積減小的現象，包括化學收縮、塑性收縮、自收縮、溫度收縮、干燥收縮和碳化收縮等，其中以干燥收縮和自收縮對混凝土性能的影響最為顯著。混凝土在干燥收縮過程中，混凝土的空隙、粗孔、毛細孔及凝膠孔中的水分逐漸散失，毛細孔的收縮應力不斷增大誘導體積收縮和宏觀裂縫的產生。這不僅會影響到建筑物的外觀形象，并且對建筑結構的安全性和耐久性均有不利影響，成為降低建筑物服役壽命的根本原因。

環境響應型聚合物在特定環境中具有對外部環境的響應性和敏感性，是當今高分子科學和表界面化學研究領域的一個熱點。利用分子結構設計，可以有效地針對不同結構形態的大分子進行修飾與剪裁，使得聚合物同時擁有多重官能團與功能效果，這也成為目前設計合成環境響應型聚合物的重要手段。環境響應型聚合物是智能功能性聚合物的重要分支之一，引起了科研工作者越來越濃厚的研究興趣，日益成為這一前沿領域中重要的研究對象。

水凝膠聚合物以獨特的三維網絡立體結構和親水性化學性質使其成為改性合成環境響應聚合物的潛在材料。因此，將設計改性的具有環境響應特性的水凝膠聚合物包裹功能物質形成具有“核殼結構”形態的復合材料，能夠實現多重官能化特征和功能特性。將其應用于混凝土材料中，通過外界環境響應智能調控對混凝土的作用效果，從而提高混凝土的性能，豐富了水凝膠聚合物的功能化改性及應用范圍，具有顯著的發展潛力和應用前景。

專利CN104030596B(公開日：2015年6月17日)報道了一種綠色環保無污染的無堿抗裂混凝土聚合物，包括35％-66％粉煤灰，8％-18％聚丙烯短纖維，2％-18％聚乙二醇，3％-17％甲基丙烯酸，2％-15％甲酸鈣，3％-16％新戊二醇，0.2％-0.8％十二烷基苯磺酸鈉。該發明投料方式簡單，生產條件易控，生產的低堿低摻量的無堿抗裂混凝土聚合物能夠有效減少混凝土收縮、抑制非荷載裂縫、提高混凝土耐久性，具有較好的社會效益和經濟效益。但是該發明制備的聚合物只是簡單的物理共混，未能通過分子結構設計實現聚合物功能化，并且沒有體現“環境響應”理念，無法在特定環境中自發智能控制減縮抗裂效果。

專利CN102030872A(公開日：2011年04月27日)報道了一種混凝土用梳形聚合物的制備方法，由單體A(含不飽和雙鍵的醚類大單體)、單體B((甲基)丙烯酸或其鹽)、單體C(烷氧基聚醚(甲基)丙烯酸酯)、單體D(馬來酸酐單酯或雙酯)在引發劑的作用下通過自由基共聚反應聚合而成。該發明反應過程易于控制，在較低的摻量下摻入混凝土中便可達到良好的減縮效果，且改變了傳統減縮組分導致強度降低的缺點。但是該發明的合成過程仍然屬于傳統混凝土外加劑合成技術，并未通過設計合成環境響應聚合物以及改性水凝膠復合的方式實現混凝土體積穩定性和耐久性的提升。