[發明專利]一種聚羧酸聚合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202111210828.6
• 申請日: 2021-10-18
• 公開（公告）號: CN113980196B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 袁堂豐;何新耀;李玉博
• 申請（專利權）人: 佳化化學科技發展（上海）有限公司
• 主分類號: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F220/06;C08F220/34;C04B24/26;C04B103/30;C04B103/52
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 韓羅琳

本發明屬于建筑材料制備技術領域，具體涉及一種聚羧酸聚合物及其制備方法和應用。該方法包括(1)在熔化后的不飽和聚醚中加入阻聚劑和部分不飽和羧酸，形成混合溶液A；(2)將酯化單體和剩余不飽和羧酸配制成混合溶液B；(3)將混合溶液B加入到混合溶液A中，在引發劑的作用下本體聚合得到聚羧酸聚合物；步驟(3)，反應前期通入惰性氣體，反應中期通入氧氣，反應后期通入惰性氣體。該方法在制備聚羧酸聚合物時可以較好的控制反應體系的黏度，提高反應速率，整個反應過程較為平穩，得到的聚合物的分子量窄，有效含量增加，將該聚羧酸聚合物用作水泥助磨劑可以使助磨劑具有較好的助磨效果、減水率和早強性能，在使用過程中無需加入溶劑。

技術領域

本發明屬于建筑材料制備技術領域，具體涉及一種聚羧酸聚合物及其制備方法和應用。

背景技術

我國是世界上生產和消費水泥的大國，水泥產量占世界水泥總產量的50%以上。水泥助磨劑在水泥粉磨過程中，可吸附在水泥顆粒表面，降低水泥的表面能，克服水泥間的吸引力，減少粉碎阻力，防止包球、糊磨，同時還可以提高水泥的流動性，改善粉磨過程，提高粉磨效率，降低磨機的功耗。作為一種化學添加劑，助磨劑能改善水泥顆粒分布并激發水化動力，從而提高水泥早期強度和后期強度，水泥助磨劑為水泥企業帶來了顯著的經濟效益和社會效益。

隨著助磨劑研究的深入，現有技術中對助磨劑的性能要求不只局限于助磨性，在滿足助磨性能要求的基礎上，還要求助磨劑可以兼具其它功能，如改善水泥性能，提高混合材摻量等。應用較廣泛的助磨劑均采用工業級別的醇類、醇胺類、聚合有機鹽和無機鹽作為配方的主要成分，但是這類助磨劑成本較高，不利于推廣應用，同時這類助磨劑還存在性能不穩定、普適性不高等問題。

聚羧酸鹽共聚物是一種表面活性劑，其分子結構為梳型結構，主鏈中含有羧酸基團、磺酸基團、酰胺基團等極性基團，能吸附在水泥顆粒表面，側鏈中含有聚氧乙烯基鏈段，可以幫助水泥顆粒在磨機中分散，提高粉體流動性。聚羧酸水泥助磨劑利用其表面分散活性以及各種功能基團的協同作用起到提高水泥粉磨分散和水化誘導作用，其局用性能穩定，與水泥的相容性好，與傳統的助磨劑相比，摻量低，粉磨效率高，水泥早、后期強度都得到提高，更符合社會需求，成為現代助磨劑研究的主流方向。

本體聚合反應得到的產物一般純凈無水，為聚羧酸系助磨劑后期粉體化生產提供了基礎，而粉體化不僅為產品遠距離運輸帶來便捷，而且為降低成本提供了可能。本體聚合法合成聚羧酸系助磨劑是在無溶劑的條件下，采用高溫加熱的方式將聚合單體熔融，并在引發劑的作用下聚合，制備得到性能優異的聚羧酸系助磨劑的一種方法，本體聚合反應引發速率快、引發能力強，可大幅提高單體轉化率，提高有效分子含量，但是本體聚合的反應溫度一般在60℃以上，隨著反應溫度的升高，反應體系濃度增加，活性共聚單體的分散均勻性變差，易產生自聚和局部暴聚等副反應，使聚合物分子量分布變寬，轉化率降低，得到的助磨劑中的有效分子含量下降，致使其助磨效果、減水率和早期性能嚴重下降。本領域技術人員多采用加入溶劑的方法來解決該問題，這樣致使工藝又回到了水溶液聚合，而非本體聚合，如何解決上述問題成為本體聚合制備聚羧酸聚合物面臨的一個重要技術難題。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中本體聚合制備聚羧酸系助磨劑時，體系粘度高、轉化率低導致助磨劑助磨性能降低等缺陷，從而提供了一種聚羧酸聚合物及其制備方法和應用。

為此，本發明提供了以下技術方案。

本發明提供了一種聚羧酸聚合物的制備方法，包括以下步驟，

（1）在熔化后的不飽和聚醚中加入阻聚劑和部分不飽和羧酸，形成混合溶液A；

（2）將酯化單體和剩余不飽和羧酸配制成混合溶液B；

（3）將混合溶液B加入到混合溶液A中，在引發劑的作用下本體聚合得到聚羧酸聚合物；

其中，所述步驟（1）中的不飽和羧酸的用量為不飽和羧酸總用量的25-34wt%；