[发明专利]一种高分子化合物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子化合物及其制备方法和用途。属于高分子合成及应用技术领域。

背景技术

我国已进入建筑交通业的高速发展期，对水泥混凝土的需求量日益增大，同时对其性能要求也越来越高，特别是在铁路、桥梁、大坝和体育场等大体积混凝土的大型建筑中，在耐久性方面，有的要求50年甚至更长。而事实上，许多大型建筑在没有达到预期年限或者更早的时候就出现裂缝开裂了。世界上的许多水利水电工程都遭受裂缝问题的困扰，有许多严重的已经完全废弃。我国目前已进入混凝土坝的整治维修期，浙江的新安江、江西的罗湾等水电站由于混凝土耐久性的严重劣化已进入半运转状态，185m的三峡工程，已经遇到了裂缝问题。究其原因，很大一部分就在于大体积混凝土水化温升产生裂缝所致。由于混凝土是热的不良导体，散热较慢，所以在大体积混凝土中，由于水泥水化放热，混凝土内部的温度将升高，有时可达50～70℃，这将导致混凝土内部产生显著的体积膨胀而产生开裂。由此可见，在工程上，大体积混凝土水化温升产生裂缝问题是个相当严峻的问题。

对大体积混凝土水化温升产生裂缝的研究，一般都是在配合比设计和骨料的选择、掺外加剂和现场施工的适当处理上。配合比设计和骨料的选择及现场施工的适当处理，在解决水化温升产生裂缝的问题上有一定的预防作用，但是不是根本的解决办法。只有外加剂的掺入，对水化温升是非常有效的方法。以往对外加剂的掺入都停留在外加剂复配的方法上，即加入适量的减水剂、缓凝剂、引气剂和膨胀剂等。这些研究，有的是通过复配研究了减水剂对砂浆和混凝土强度的影响，如同济大学的孙振平等研究了木钙、萘系减水剂和糖类缓凝剂复掺对水泥混凝土性能的影响；有的是通过复配研究了减水剂对水泥水化影响规律，如西安建筑科技大学的何延树研究了萘系、氨基磺酸盐系及聚羧酸盐系3种高效减水剂和三聚磷酸钠及糖钙2种缓凝剂复合使用对水泥水化热、水化温峰、温峰出现时间的影响规律，还有武汉理工大学的胡曙光研究了萘系高效减水剂复合了磷酸盐缓凝剂对水泥水化温升和放热速率的影响规律。

这些研究，都是建立在复配的基础上，由于缓凝剂和减水剂种类多，一方面复配选择上有困难，另一方面又由于水泥品种多样化，在复配上也存在一个适应性的问题，还有就是复配技术在工艺和施工上也存在一定的复杂性。

发明内容：

本发明的目的是克服以往缓凝剂和减水剂复配技术困难，复配后和水泥适应性差以及复配后对水泥混凝土后期性能发展产生不利因素等问题，开发合成一种高分子化合物，该高分子化合物可作为凝结时间可控制型聚羧酸系减水剂，该聚羧酸系减水剂具有凝结时间可控制性，既有缓凝作用，也有减水作用，且对水泥混凝土后期性能发展没有影响。同时合成工艺设备简单、反应条件简单易控制、没有污染、成本低易于工业化生产。

本发明采用以下技术方案实现：

一种高分子化合物，其结构式为：

式中：M代表Na⁺或者NH₄⁺、a＝15～50、b＝5～30、c＝10～40、m＝9～45。

所述高分子的分子量在5000～20000之间。

本发明还提供了上述高分子化合物的制备方法：在70～75℃条件下，将事先配好的大单体与甲基丙烯酸水溶液、引发剂和甲基丙烯磺酸钠水溶液，同时滴加到溶剂水中，在3～4h内滴完，75～80℃保温3～4h，自然冷却至室温，用稀碱(钠或铵的碱液)溶液中和至pH＝7～8，得到所需高分子化合物；制备过程中所用原料的用量重量百分比为：

甲基丙烯酸：               2～6％

大单体甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚(350～2000)酯：10～15％

甲基丙烯磺酸钠：                             1～4％

引发剂：                                     1～2％

水：                                         75～85％。

优选地，上述制备过程中所用原料的用量重量百分比为：

甲基丙烯酸：                                 3％

甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚(400)酯：            14％

甲基丙烯磺酸钠：                             2％

引发剂：                                     1％