[發明專利]復合組裝制備環境響應型聚合物的方法

有效

• 申請號: 202010791462.5
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112028536B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 王子明;宋曉飛;李婷;宋作寶;劉曉;李曉寧;曹虎;趙攀
• 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
• 主分類號: C04B24/38
• 分類號: C04B24/38;C04B24/26;C08F112/06;C08F112/12;C08F120/18;C08F120/14;C08J3/24;C08J3/075;C08L5/04;C08L5/08
• 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

本發明涉及一種復合組裝制備環境響應型聚合物的方法。本發明采用疏水性單體、多糖衍生物等為主要反應原料，通過先接枝聚合再交聯反應而后復合組裝的方法制備一種磁場響應聚合物，即疏水性單體先接枝聚合，再多糖衍生物及四氧化三鐵粉末在交聯劑作用下發生交聯得到水凝膠，最后進行復合組裝得到磁場響應聚合物。本發明過程節能高效、操作簡單，通過多糖衍生物水凝膠復合組裝枝杈結構聚合物的方式，成功制備了磁場響應聚合物，表現出優異的環境響應和維持混凝土體積穩定等多重效果，實現了混凝土材料自驅動提高應用性能的目標，具有很好的市場競爭力和應用前景。

技術領域

本發明涉及一種水泥混凝土用磁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多糖衍生物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

混凝土是現代建筑工程中應用量最大的建筑材料，隨著建筑工程的需要和科學技術發展的進步，現已廣泛用于工業、水利、農業、交通及海港等工程中。然而，由于混凝土結構、材料、環境影響等因素，易造成混凝土的早期開裂和收縮開裂，困擾混凝土施工和影響混凝土耐久性。收縮是導致混凝土結構產生非荷載裂縫的關鍵因素，特別是摻加高效減水劑和超細礦物摻合料(超細礦渣粉、硅灰等)的大流動性混凝土、泵送混凝土、高強混凝土等。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。

智能材料與智能結構系統是近年來發展最快的領域之一，其中刺激響應型聚合物水凝膠已經成為目前的研究熱點。根據對外界刺激的響應情況，水凝膠可分為兩類：一類是傳統的水凝膠，這類水凝膠對外界環境的變化不是特別敏感；另一類是環境敏感的水凝膠，這類水凝膠會對環境所引起的刺激有不同程度的響應，具有智能性。智能的環境敏感型水凝膠包括溫敏水凝膠、pH敏感水凝膠、磁敏水凝膠、光敏水凝膠、壓敏水凝膠等類型，廣泛應用于執行器、閥門、傳感器、藥物和其它物質的控制釋放系統、機器人設備的人工肌肉、化學存儲器、光閘、分子分離系統等。

高分子學科中分子結構設計合成方法的不斷發展，為我們“裁剪”理想的聚合物結構提供了理論基礎。具有特色結構和獨特功能的聚合物的開發越來越受到研究者的青睞，因此我們將疏水性單體引入到糖類衍生物長鏈中，設計合成特色疏水聚合物，通過主側鏈的協同作用，實現優良的錨固吸附和防吸水行為。該類型結構的材料在粘合劑、分散劑、增溶劑、表面活性劑等高分子助劑以及綠色化學品、生物醫藥材料與電子信息材料中都有廣闊的應用前景。

專利CN103819123A(公開日：2014年5月8號)報道了一種具有阻銹功能的砂漿、混凝土用聚合物及其制備方法，該專利中聚合物包括5-20％的減縮組分和5-20％的水溶性有機高分子阻銹組分。該聚合物能夠減少混凝土塑性收縮和干縮，降低混凝土干縮裂縫發生幾率，從而大幅度降低混凝土收縮開裂的風險，并能夠阻止碳鋼發生腐蝕，提高混凝土耐久性，而且無毒、無味，對環境無污染，使用方便，適用于各種環境及條件的混凝土。但是該發明過程繁瑣，沒有通過利用水凝膠體系實現混凝土的控制收縮效果，且沒有利用磁性響應原理達到自發智能控制混凝土減縮開裂的目的。

專利CN107572859B(公開日：2018年01月12日)報道了一種再生混凝土用聚合物，由以下原料按照重量份組成：水玻璃3-6份、氧化鈣0.5-2份、聚丙烯酰胺15-28份、粉煤灰45-60份、硅酸鉀0.1-0.8份、聚乙二醇2-8份、聚丙烯纖維1-4份、蘆薈2-5份、助成膜物3-12份和水50-70份。該發明產品滲透入再生混凝土的內部，填充再生混凝土微孔或和再生混凝土中的物質發生化學反應，生成具有膨脹密實的物質，可以減少再生混凝土的收縮，同時，水玻璃和助成膜物形成一層保水膜，可以防止水分蒸發和聚合物組分的揮發。該產品無毒、無味，對環境無污染，適用于各種環境及條件的再生混凝土表層，其良好的保水能力能夠有效控制再生混凝土的收縮開裂，具有優良的應用潛力。但是該發明方法僅僅通過簡單的聚合物理共混，而非通過分子結構設計法合成功能性聚合物，并且生產設備要求和能耗均較高，增加生產成本，未見在混凝土等建筑工程材料中實現廣泛應用。