[发明专利]一种星形聚羧酸高性能减水剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥混凝土用聚羧酸高性能减水剂的技术领域，特别涉及到一种采用多元醇与丙烯酸类单体先酯化生成活性核再共聚反应合成星形结构聚羧酸高性能减水剂的具体制备方法。

背景技术

近年来，随着建筑工业的飞速发展和设计水平的不断提高，人们对水泥外加剂提出了更高的要求。最近十几年中，建筑领域中相继出现了大模板、滑模、泵送混凝土、真空吸水混凝土、喷射混凝土等新工艺；在混凝土的供应方面则兴起了商品混凝土、集中搅拌等方法；在结构类型上出现了高层、超高层、大跨度、折板、薄壳、框架轻板体系、剪力墙体系、装配结构、盒子结构、无粘结预应力混凝土结构体系、框筒体系等等。这些新工艺、新方法、新结构的兴起，对混凝土的施工性能及经济指标都提出了更高、更新的要求，例如，要求混凝土具有更大的流动性、可塑性、抗冻性、抗渗性、密实性、缓凝、快硬、高强等性能。因此，过去使用的混凝土外加剂已不能满足现代施工的要求。同时，混凝土的绿色化、高性能化对混凝土的各个组分，尤其是对外加剂提出了更高的要求。

高分子学科当中分子结构设计合成方法的不断发展，为我们“裁剪”理想的聚合物结构提供了理论基础。星形聚合物近些年由于其高溶解性、低粘度、多功能性、高反应活性和较大的空间体积，越来越受到研究者们的青睐。因此我们设计合成星形结构的聚羧酸减水剂，其活性“核”结构表面含有大量可聚合的双键端，将传统梳形聚合物连接到该“核”结构表面上，可以形成星形的多臂共聚物，从而保证具有更高能效的空间位阻效应。该聚合物不仅具有传统梳形聚合物的各种性能，同时还具有星形聚合物的各种特殊性质，具有很大的应用潜力。

专利CN102199298A（公开日：2011年9月28日）报道了一种聚羧酸系列梳形表面活性剂的制备方法。该专利是由丙烯酸及其酯类单体在引发剂作用下和氮气保护下加热至反应温度进行聚合反应得到中间体聚合物，再加入接枝化合物、催化剂和溶剂进行接枝反应，最后减压除去溶剂并用沉淀剂沉淀产物，得到的是一种梳形结构的表面活性剂。该发明具有工艺合理、操作简单、制备成本低、反应条件温和且产物质量良好的优点，但是该发明仍然属于传统的梳形结构聚羧酸产物，在结构层面上并不具备星形结构聚合物的一些独特优势，无法从本质上实现对聚羧酸系列表面活性剂的结构上的飞跃和突破。

专利CN1957006A（公开日：2007年5月2日）报道了一种丙烯酸类星形聚合物的制备方法。该发明的目的在于提供分子量分布窄且结构被控制了的具有酸分解性的丙烯酸类星形聚合物，其中，聚丙烯酸酯衍生的重复单元的聚合物链为核部、以（甲基）丙烯酸酯衍生的重复单元的聚合物链为臂部。该专利公开的是一种新型的聚丙烯酸类衍生物的星形聚合物，但并未交代应用领域，由于反应物未使用聚乙二醇类化合物等，难以实现类似减水剂侧链的空间位阻效应，因此很难应用于混凝土减水剂领域，同时其合成工艺繁琐、反应条件苛刻、聚合成本高昂、推广前景不足，所以尽管得到了星形聚合物，但其并不是理想的星形聚羧酸减水剂结构，应用性能仍未可知。

专利CN101585900A（公开日：2009年11月25日）报道了一种合成聚羧酸类混凝土高性能减水剂的方法。该方法采用酯化反应和聚合反应两步进行，酯化反应是以聚乙二醇单加醚(MPEG)、甲基丙烯酸为主要反应原料并加入阻聚剂和催化剂进行酯化反应，酯化反应结束后稀释到浓度为73%并调pH值至3.5-4.0，加入巯基丙酸后降温到43℃出料，得到的酯化单子与软化水以20∶8的比例分别打入两个高位槽中，再将引发剂水溶液匀速滴加至反应釜中，滴加结束后保温聚合4 小时，降温并加入液碱中和调pH值，得到聚羧酸类混凝土高性能减水剂。该发明解决了高性能减水剂存在的对掺量敏感的问题，所得聚羧酸减水剂成本低、减水率高、与水泥适应性好，易于工业化生产，尽管该发明所得减水剂既有酯化反应也有聚合反应，可以实现梳形结构的聚羧酸系高性能减水剂，但是未能超越传统的梳形结构范畴，仅仅是通过改变工艺，并非通过设计新型的分子结构实现应用性能的改善。