[发明专利]一种两性聚羧酸超塑化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属混凝土外加剂技术领域，涉及砂浆或混凝土用超塑化剂，具体地说是涉及一种新型聚羧酸高性能减水剂及其制备方法。

背景技术

聚羧酸超塑化剂被称为第三代混凝土超塑化剂，具有掺量低、减水率高、分子结构设计自由度大、环境友好等优点，成为二十一世纪混凝土外加剂领域的研究热点和发展重点。

目前，国内外开发的聚羧酸超塑化剂大多为（甲基）丙烯酸/酯共聚物或烯基聚乙二醇/马来酸/丙烯酸共聚物减水剂，这两类减水剂制备工艺简单、成本低、坍落度保持性能好，但是低掺量条件下（0.2%以内）减水率仅20～30%，混凝土抗压强度比也较低。因此，设计开发新型结构的聚羧酸超塑化剂，提高低掺量条件下聚羧酸超塑化剂的减水率和混凝土抗压强度增长，是聚羧酸超塑化剂的研究热点之一。

CN 1673163报道了一种两性接枝共聚聚羧酸超塑化剂，由（甲基）丙烯酸、烷氧基聚氧化烯（甲基）丙烯酸酯、（甲基）丙烯酸羟烷基酯和甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、二甲基二烯丙基氯化铵等小分子阳离子单体共聚，再经二缩水甘油酯等交联剂交联而成，作为混凝土超塑化剂时具有较高的饱和掺量，从而具有较高的减水率和坍落度保持能力，可以大幅降低混凝土的水胶比。

CN 102627744报道了一种醚类两性聚羧酸超塑化剂的制备方法，由烯丙基聚乙二醇、马来酸酐、乙醇胺等经酰胺化、酯化和共聚反应制备而成，该产品可以提高聚醚类减水剂的坍落度保持性能，从而扩大了聚醚类减水剂的应用范围。

CN 101665558报道了一种酰胺多胺类聚羧酸超塑化剂的制备方法，由多烷基多胺、二元酸经酰胺化反应后再与（甲基）丙烯酸反应得到酰胺多胺单体，最后与甲氧基聚乙二醇（甲基）丙烯酸酯共聚得到，作为混凝土减水剂时即使在较低的水灰比条件下仍然具有较好的分散能力和分散保持能力，并且与不同水泥的适应性好。

因此，现在已知的技术包含了一些作为混凝土减水剂的两性聚羧酸超塑化剂的结构和制备方法。但是，没有提供即使在低掺量条件下仍然具有高减水率及高混凝土抗压强度比的两性聚羧酸超塑化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种即使在低掺量条件下仍具有高减水率和高混凝土抗压强度比的两性聚羧酸超塑化剂及其制备方法。

本发明的两性聚羧酸超塑化剂是含有以下的源自不饱和聚醚单体的结构单元（1），以下的源自不饱和聚醚单体的结构单元（2），和以下的源自不饱和羧酸单体的结构单元（3）的聚羧酸聚合物，其中：

结构单元（1）是

其中：R₁表示氢或者甲基；R₂表示氢、甲基或者乙基；R₃表示氢或1～6个碳原子的烷基；X为连接基团，为-O-、-CH₂O-、-CH₂CH₂O-、或-O-CH₂CH₂CH₂CH₂O-；n表示氧化烯基的平均加成摩尔数，为1～300中的任意数；

结构单元（2）是

其中：R₄、R₅表示氢或者甲基；R₆表示氢、甲基或者乙基；R₇表示氢或1～6个碳原子的烷基；m表示氧化烯基的平均加成摩尔数，为1～300中的任意数；

结构单元（3）是

其中：R₈表示氢、甲基或COOM基团，R₉表示氢、甲基或CH₂COOM基团，M表示氢、一价金属、(1/2)二价金属、铵基或者有机胺基。

本发明的两性聚羧酸超塑化剂中，含有3～50摩尔%的结构单元（2）。

本发明的两性聚羧酸超塑化剂重均分子量为10000～120000。分子量太低或太高，聚羧酸聚合物外加剂的性能均劣化。必要时，可以在聚合过程中加入链转移剂以调节产品的重均分子量。重均分子量的测试采用美国Waters 1515HPLC SYSTEM高效液相色谱仪，配置Ultrahydrogel^TM水溶性凝胶柱、Waters2414示差折光检测器，以0.1mol/LNaNO₃水溶液为流动相、以聚乙二醇为标准品进行测定。