[发明专利]一种用作混凝土和易性改进剂的三元共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三元共聚物及其制备方法，更具体地，本发明涉及一种用作混凝土和易性改进剂的三元无规共聚物及其制备方法。

背景技术

混凝土和易性改进剂属于保水剂的一种，目前国内外的保水剂共分为两大类，一类是丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物(聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵等)；另一类是淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物(淀粉接枝丙烯酸盐)。丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物是一类用途广泛的多功能高分子化合物。如调整不饱和羧酸及其衍生物与丙烯酰胺的单体比例和反应条件,可制备不同结构和不同分子量的共聚物。

丙烯酸和丙烯酰胺含有羧基和酰胺基这样的强吸湿基团，故被作为有机高分子吸湿材料的重要一类。现有的保水剂大部分应用于水处理以及农业生产等方面，但是没有应用于混凝土方面的报道，目前市场上已经有一些保水剂应用于混凝土方面，其中科隆生产的保水剂已经投入应用。

保水剂的作用机理是通过先吸附大量的水分然后缓慢释放的过程，目前市场上采用端烯基聚氧烷基醚合成的减水剂普遍存在前期泌水和漏石的现象，应对这种想象需要减少减水剂掺量，但是减小掺量有一个弊端就是后期保持不好，所以可以将保水剂适量的掺入到减水剂中使用，这样可以提高混凝土的和易性，并且保水剂的后期缓慢释放可以提高混凝土的保持性能。

目前聚丙烯酰胺在混凝土上应用得到更多关注，因为聚丙烯酰胺除保水外，聚丙烯酰胺作为混凝土外添加剂应用比较广泛，主要起保水、增稠、粘合等作用，能改善混凝土粒子间相互作用，从而增加混凝土强度和韧性。有研究表明：对水泥混凝土桥面铺装层，能提高抗折强度、粘结强度、弯曲韧性和抗磨性有显著作用，并可降低压折比、渗透性和收缩性。聚丙烯酰胺在水泥中作为保水剂，添加量范围区间比较大，主要取决于聚丙烯酰胺的分子量、粘度等指标，所以开发一种新型的混凝土和易性改进剂应用于混凝土的研究势在必行。

发明内容

为此，本发明人经过深入研究和反复试验，发现一种能够同时解决上述问题的三元共聚物，并由此完成了本发明。

一方面，本发明提供一种用作混凝土和易性改进剂的三元共聚物，其是通过下列三种单体的无规共聚而得到的共聚物：

单体A，端烯基聚氧乙烯醚；

单体B，不饱和羧酸或其盐；及

单体C，聚丙烯酰胺，

其中，单体A与单体B的摩尔比为1:100~1:300，单体B与单体C的摩尔比为1:1~5:1，且该共聚物的重均分子量为1×10⁵~1×10⁶。

在根据本发明的三元共聚物的一个实施方案中，所述单体A为选自下列中的一种：甲基烯丙基聚氧乙烯醚，及甲基烯丁基聚氧乙烯醚，且单体A的重均分子量为2000~4000。

在根据本发明的三元共聚物的另一个实施方案中，所述单体B为选自下列中的一种：丙烯酸或其盐，及甲基丙烯酸或其盐。

另一方面，本发明提供一种制备上述三元共聚物的方法，该方法包括如下步骤：

(1)将单体B和单体C按预定的摩尔比溶解于水中，得到水溶液1#；

(2)将链转移剂和交联剂溶解于水中，得到水溶液2#；

(3)在反应容器中，将预定量的单体A和引发剂溶解于水中，并将其加热至40~60℃，直至单体A完全溶解为止；

(4)在保持反应容器温度的情况下，同时匀速地滴加得自前面步骤的水溶液1#和水溶液2#，使得滴加时间为2~4小时；及

(5)滴加完成后，在保持温度的情况下，继续反应1~2小时，进而得到由单体A、单体B和单体C无规共聚而成的三元共聚物。

在根据本发明的方法的一个实施方案中，所述链转移剂为巯基乙酸或巯基丙酸；所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；所述引发剂为选自过硫酸铵、偶氮二异丁腈或者抗坏血酸-双氧水中的一种。

在根据本发明的方法的另一个实施方案中，当采用抗坏血酸-双氧水作为引发剂时，抗坏血酸溶解于所述步骤(2)的水溶液2#中，双氧水与所述单体A一起在所述步骤(3)溶解于水中。

在根据本发明的方法的另一个实施方案中，按单体B和单体C的总摩尔数计，所述链转移剂的用量为0.001~0.008摩尔，所述交联剂的用量为0.0002~0.0004摩尔，所述引发剂的用量为0.01~0.05摩尔。

在根据本发明的方法的另一个实施方案中，所述单体A与所述单体B的摩尔比为1:100~1:300，所述单体B与所述单体C的摩尔比为1:1~5:1。