[發明專利]烯基磺酸鹽單體共聚改性合成環境響應聚合物的方法

有效

• 申請號: 202010791440.9
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112079591B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 劉曉;宋曉飛;王子明;單立福;李婷;武斌;李海燕;張佳樂;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: C04B24/22
• 分類號: C04B24/22;C08F112/08;C08F112/12;C08F120/14;C08F120/18;C08F220/58;C08F226/04;C08F212/14;C08F220/06;C08F228/02;C08F222/38;C08F220/56;C08J3/075
• 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

本發明涉及一種烯基磺酸鹽單體共聚改性合成環境響應聚合物的方法。本發明采用疏水性單體、烯基磺酸鹽單體等為主要反應原料，通過先接枝聚合再交聯共聚改性而后復合組裝的方法合成一種電場響應聚合物，即疏水性單體先接枝聚合，再烯基磺酸鹽單體與配體在交聯劑作用下發生交聯共聚改性得到水凝膠，最后復合組裝得到電場響應聚合物。本發明基于混凝土材料減縮抗裂的應用需求，通過烯基磺酸鹽共聚改性水凝膠包裹枝杈結構聚合物復合的方式，成功合成出了電場響應聚合物，反應過程節能高效，表現出優異的環境響應與抑制混凝土收縮的復合功效，具有廣闊的市場前景和推廣應用潛力。

技術領域

本發明涉及一種水泥混凝土用電場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烯基磺酸鹽單體交聯共聚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

混凝土作為現代經濟建設不可缺少的工程材料，廣泛應用于道路、橋梁、水利水電等結構工程。由于混凝土在服役過程中發生體積收縮會導致內部產生不均勻的拉應力，引起混凝土翹曲變形，甚至使混凝土結構體出現裂縫。裂縫不僅影響混凝土材料的美觀，嚴重時還會降低結構強度，危及建筑物的整體性與耐久性。隨著現代社會對高強、高性能混凝土和超高性能混凝土等特種混凝土需求量的日益增加，相應地，水泥混凝土行業中水泥比表面積大幅度增加以追求早期強度，摻加高活性超細礦物摻合料，以及盡力降低水膠比等做法均使得混凝土澆筑后漿體內部相對濕度迅速降低，收縮顯著增加，開裂問題愈發嚴重，導致混凝土結構體的穩定性和安全性受到威脅。因此，如何降低混凝土的收縮開裂成為目前混凝土工程領域急需解決的問題。

作為智能材料的一種，環境響應型聚合物在過去數十年吸引了科學家們大量的研究興趣，尤其是在生物醫藥領域。它們可以將環境刺激(如溫度、pH、離子強度、電場、磁場等)轉換成聚合物物理性能變化的觸發信號，從而使自己的物理和化學性質發生改變。因此，可以利用這些特殊性能，設計研究環境響應型聚合物和“自身調節”體系，制備“智能混凝土材料”并實現應用。

水凝膠是一類由親水性聚合物鏈通過物理或化學作用連接構成的三維網絡結構，它在水中溶脹而不溶解。水凝膠獨特的網絡結構使它具有非常高的親水性、良好的生物相容性以及與生物體組織類似的軟物理特性，因此，我們將水凝膠化學改性，使其能夠發生環境響應釋放出聚合物并錨固吸附在水泥顆粒表面，從而達到提高混凝土耐久性的效果，這類智能型水凝膠更是進一步擴大了水凝膠的應用領域與前景。

專利CN109399987A(公開日：2019年3月1日)報道了一種適用于大體積混凝土的聚合物。該聚合物體系由多種組分組成，其中組分B為三聚丙三醇、乙二醇、新戊二醇中的一種或多種，組分C為酒石酸、檸檬酸中的一種或多種，同時A組分還需要向羧酸與二乙烯三胺中加入4-二甲氨基吡啶，抽真空反應24h并重結晶而得。盡管該發明可改善混凝土在大風高溫條件下的收縮開裂，提高混凝土的耐久性，并且對新拌混凝土工作性無不良影響，不增加混凝土含氣量，對硬化混凝土強度也無不利影響。但是該發明生產過程繁瑣，制備成本高，且未將電場響應特性應用到提高水泥混凝土體積穩定性和耐久性領域中。

專利CN 106082758A(公開日：2016年11月9日)報道了一種混凝土用聚合物及其制備方法，該專利首先將聚丙烯酰胺、蒙脫石、伊利石和聚丙烯混合均勻，然后依次加入氫氧化鈉水溶液和聚羧酸減水劑溶液，分散溶解均勻后在50-70℃條件下反應后可得。該發明利用蒙脫石、伊利石等層狀硅酸鹽結構的蓄水性能，以高分子材料為載體，將層狀硅酸鹽材料均勻分散于高分子材料中，充分飽水后攪拌于混凝土中，這些顆粒在混凝土中起到調節混凝土內部濕度的作用，在混凝土拌合階段可以起到保坍作用，在硬化階段可以起到防裂抗收縮作用。但是該發明并未基于聚合物的分子結構設計合成以及與水凝膠改性與復合實現環境響應的目的。