[發明專利]一種高抗泥高保坍聚羧酸減水劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110028666.8
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112694574B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 謝永江;關文勛;程冠之;董全霄;夏思盟;譚鹽賓;翁智財;馮仲偉;李享濤;劉子科;鄭新國;李世達;謝清清;李旺;曹繼濤;栗少清;舒雙爐
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所;中國鐵道科學研究院集團有限公司;中國國家鐵路集團有限公司;北京鐵鋒建筑工程技術有限公司
• 主分類號: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F222/22;C08F220/06;C08F220/20;C08F220/34;C08F222/02;C04B24/26;C04B103/30
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本發明公開了一種高抗泥高保坍聚羧酸減水劑及其制備方法。這種高抗泥高保坍聚羧酸減水劑是按照包括下述步驟的方法制備得到的：（1）制備抗泥交聯劑。（2）聚合反應。本發明通過制備具有季銨鹽結構的抗泥交聯劑再進一步聚合得到一種具有微交聯結構的高抗泥高保坍聚羧酸減水劑，這種帶有季銨鹽的微交聯結構可以有效改善減水劑分子的分散性能，并且可以增大空間位阻減少在減水劑分子在黏土結構中的插層作用，增強減水劑的抗泥性能從而提高減水劑對于不同砂石骨料的適應性。且合成的抗泥交聯劑結構中的酯基在水泥漿體中會逐漸水解，一方面使減水劑鏈中的羧基增加，提升其保坍性能，另一方面釋放出的小分子羥基季銨鹽分子是較好的抗泥犧牲劑分子，可以進一步提高減水劑的抗泥效果，在較長時間內起到抗泥效果。該減水劑也可以作為機制砂混凝土中的調節劑使用。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種高抗泥高保坍聚羧酸減水劑及其制備方法，產品可用于高含泥或劣質機制砂骨料混凝土的施工。

背景技術

隨著當今社會的不斷發展，城市建筑、交通、水利等方面的建設突飛猛進，作為最重要的建筑工程材料之一，高性能混凝土的制備技術也在不斷發展。化學外加劑是高性能混凝土的性能的重要保證之一，其中減水劑是外加劑中應用最廣泛、使用量最大的組分。在其中聚羧酸減水劑由于其摻量低、減水率高、保坍性能好、收縮率低、改性潛力大等優點，已經廣泛應用于混凝土中，取代了傳統的木質素磺酸鹽及萘系減水劑成為目前減水劑市場主要產品。

傳統的聚羧酸減水劑為梳狀的帶有長支鏈的線性聚合物，帶有大量羧酸基團和聚醚長支鏈，可以吸附在水泥顆粒表面通過靜電斥力和空間位阻作用將水泥顆粒分散開，避免團聚，從而有效地增加混凝土的流動性能。不過由于其本身的梳型結構，聚羧酸減水劑很容易與混凝土原材料中的黏土雜質發生作用，這主要是因為這些黏土雜質是粒度極小、具有較大比表面積且具備多層狀結構的鋁硅酸鹽礦物，這些礦物對于拌合水及聚羧酸減水劑的長支鏈結構具有較強的吸附和插層作用。因此，常規聚羧酸減水劑對于骨料中的含泥量非常敏感，隨著含泥量的增加，聚羧酸減水劑的分散性能和流動性保持性能都明顯降低，導致混凝土的工作性能大幅下降。而如今我國天然砂資源日益枯竭，機制砂骨料已逐漸替代天然砂成為主要的建設用砂來源。由于不同地區和企業的生產工藝不同，機制砂骨料的質量波動較大，且往往附帶有含粉、含泥量高等問題，影響了相關混凝土的工作性能和和易性能。

目前有研究表明，一些特殊官能團可以優先于羧基與泥土結合，從而減少黏土礦物對聚羧酸減水劑的影響。專利CN109776742A公開了一種由聚醚大單體、不飽和磷酸酯單體、不飽和羧酸酯單體、甲基丙烯縮水甘油酯為原料通過聚合制備的含磷酸酯抗泥型聚羧酸減水劑，可以有效地提升在高含泥量混凝土中的分散性能。專利CN104961377B公開了一種引入含有大量陰離子的犧牲劑，如聚丙烯酸鉀水溶液或聚丙烯酸-甲基丙烯磺酸鈉，的聚羧酸減水劑制備方法，可以提高聚羧酸減水劑對高含泥量砂石的適應性。

現有技術制備出的抗泥型減水劑用于解決含泥量高問題的效果與機理均不盡如人意，且常伴隨著成本增加、使用困難、效果不穩定的問題，難以大規模的生產應用。且當減水劑分子與抗泥劑分子復配使用時，通常需要先加抗泥劑后加減水劑來防止在未攪拌均勻的情況下黏土對于減水劑分子的損耗，這增加了工程時間與步驟，降低了減水效率。因此研究出具有較高適應性的抗泥聚羧酸減水劑，對于整個行業具有比較重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于解決上述問題，提供一種高抗泥高保坍聚羧酸減水劑及其制備方法。

本發明所述的一種高抗泥高保坍聚羧酸減水劑是由聚醚大單體，不飽和羧酸、不飽和羧酸酯和抗泥交聯劑合成的具有微交聯結構的聚合物，其中抗泥交聯劑是由羥基叔胺、不飽和酸酐和氯代烴經過酯化及季銨化反應得到的多官能度季銨鹽類單體中的至少一種。

該高抗泥高保坍聚羧酸減水劑中所述聚醚大單體：不飽和羧酸：不飽和羧酸酯：抗泥交聯劑的摩爾比為1：（1~5）：（0.5~6）：（0.03~0.3）。