[发明专利]羧酸类接枝型高效减水剂及其合成方法

说明书

本发明是一种用于混凝土外加剂的高分子羧酸类接枝型减水剂及其制备方法。

混凝土是土木、建筑、水利以及许多工程中使用得十分广泛的材料。在现代化的建筑施工中预拌混凝土由于其集约化的生产方式和稳定优异的产品质量，从而带动了建筑施工进度的加快和工程质量的提高，应用也越来越广泛。

混凝土外加剂(以减水剂为主体的复合外加剂)为混凝土中必不可少的一种有用组分即第五组分，在混凝土生产技术中逐步起到核心的作用，发挥了巨大的功效。具体作用包括：

1.掺外加剂大量地节省能源，保护了资源和环境。掺用外加剂后，每立方

  米混凝土之中大约可以节省水泥15～20％，还能辅助粉煤灰、矿粉等胶

  结料的充分利用。节约大量的水泥本身就是节省了大量的能源，减少了

  生产水泥的过程之中放出大量二氧化碳等气体对大气环境的污染。

2.掺用外加剂能大幅度地提高和改善混凝土质量。外加剂掺入到混凝土中

  后，可以提高混凝土强度，增强混凝土的各种耐久性，有些还能提高混

  凝土钢筋的耐腐蚀性能。

3.通过改善预拌混凝土的新拌和易性能，从而改善施工条件，减轻体力劳

  动强度，有利于机械化的作业，大大提高施工速度。

目前混凝土外加剂的化学成分以及性能分为如下几类：

1.无机物类：包括各种无机盐类、一些金属单质和少量的氢氧化物等。这

  类物质多用于调凝剂、防冻剂、着色剂及发泡剂等。

2.有机物类：这类物质很多，其中大部分属于表面活性剂的范畴内，有阴

  离子型、阳离子型、非离子型以及高分子表面活性剂等。

在日本、美国等工业先进国家，外加剂品种很多，并已形成系列产品供用户使用。我国直至八十年代末期才真正开始广泛使用外加剂。

起先是利用各种工业废料，如造纸厂纸浆废液提炼出木质素磺酸钙广泛地使用作普通型减水剂，用于生产C20～C40等低标号的预拌混凝土；制糖厂的下脚料用于配制缓凝剂。使用范围有限，并且满足不了日益增大的需求。

随着混凝土工业的快速发展，需要有减水率更高的高效减水剂，第一代的高效减水剂是六十年代日本花王公司开发的聚萘磺酸甲醛缩聚物，并在使用中不断地完善合成设备与工艺。该系列外加剂生产成本较低，减水效果较好，因而在全世界得到广泛使用，是不可缺少的高效减水剂。同时在六十年代在德国开发成功三聚氰胺甲醛缩合物高效减水剂，其性能与萘系高效减水剂接近，更多地使用于预制混凝土构件之中。但是原料有限，且价格偏高。

与国外相比，我国在高效减水剂方面的研究成果较少。目前，国内普遍使用的混凝土高效减水剂主要是萘磺酸盐甲醛缩合物和磺化三聚氰胺甲醛缩合物两类，其中第一种应用得更广泛。工业萘是萘系高效减水剂合成的主要原料。建筑业蓬勃发展的现状导致有限的工业萘不能满足市场的需求。这样一种单一产品应用的情况，给混凝土施工带来了较大的不便。因此，有必要开发和生产以其他原料为主的混凝土减水剂。

本发明的目的是研制一种原料广泛、生产成本低、工艺易产业化、效果好的羧酸类接枝型高效减水剂及其制备方法。

本发明的含羧基、羟基、磺酸基多官能团羧酸类接枝型高效减水剂共聚物的结构如下：

M为H，Na⁺，NH₄⁺；

R₁，R₄为H，-CH₃，-OH，CH₂OH，-COOM，CH₂SO₃H，-COOCH(OH)CH₃，

-CONHC(CH₃)₂CH₂SO₃H；

R₂，R₅为H，-CH₃，-OH，CH₂OH，CH₂SO₃H，-COOM；

R₃，R₆为H，-CH₃，-C₂H₅；

x，y为零或个位数，而且一般(x+y)大于3，小于100。