[发明专利]一种抗泥抗盐型聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种混凝土聚羧酸减水剂，具体涉及一种抗泥抗盐型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

混凝土是世界上用量最大、应用最广泛的建筑材料，数十年来，混凝土技术进入了高速发展阶段，应用领域在进一步扩大。应用外加剂是混凝土技术进步的主要途径，其中，减水剂是一种提高矿渣基胶凝材料和混凝土制品必不可少的一种化学外加剂，它能够在较低水灰比的情况下，显著提高制品的工作性、密实度、强度和耐久性等综合性能，是外加剂中应用面最广、用量最大的一种。聚羧酸类减水剂作为减水剂产品，具有掺量低、减水率高、流动性保持好，水泥适应性好，有害成份含量低、硬化混凝土性能好，适宜配制高性能混凝土等特点，应用前景极为广泛。同时，聚羧酸系高性能减水剂由于其优良的性能和绿色环保特性，代表了混凝土外加剂今后的发展方向。

自1982年日本公开了第一个关于新型聚羧酸减水剂的专利（JP57118058）以来，聚羧酸系减水剂得到了广泛的关注和研究。典型的聚羧酸分子呈梳形结构，通常有主链和侧链两个基本组成部分。其主链上一般含有大量的可电离羧酸基团，电离后通过离子间作用力使水泥颗粒间具有静电斥力；侧链通常为相对分子量为500-3000的聚氧乙烯醚等亲水性聚醚长链，为水泥颗粒提供空间位阻斥力，提高水泥颗粒的分散性。根据聚醚侧链与主链的联接方式不同，聚羧酸可分为聚酯型和聚醚型，通过改变主链聚合单体和侧链聚醚种类，可以设计开发不同性能特点的系列化产品，满足建筑工程对混凝土材料的多样化要求。

聚羧酸系减水剂分子与水泥颗粒之间通过静电力或范德华力进行相互吸附，使水泥颗粒带有相同的负表面电荷，表面产生的静电斥力使固体颗粒分散。同时，聚羧酸系减水剂吸附在颗粒表面也形成一层润滑膜，减水剂分子中的聚醚支链也产生了空间位阻作用使水泥颗粒分散。总之，目前的研究认为水泥颗粒的分散是由于高效减水剂中承担分散作用的成份吸附在水泥颗粒表面而产生的静电斥力、高分子吸附层的相互作用产生的立体斥力及水分子的润湿作用而引起的。静电力或范德华力都属于弱相互作用，在水化过程中随着微观条件的改变会逐渐失去吸附能力，降低减水剂减水效果。同时，混凝土生产过程中使用到的粉料和砂石料中会含有一定量的泥土和各种无机盐，如硫酸盐、亚硫酸盐等，这些泥土和无机盐会吸附到水泥表面，与聚羧酸的吸附产生竞争，严重影响减水剂的使用效果和混凝土强度。目前，常用的解决方法是在聚羧酸分子结构中引入阳离子功能基团，形成两性聚羧酸高分子。中国专利CN102617811B公开了一种两性乙烯基聚合物混凝土抗泥剂的制备方法，使用甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚进行酯化反应制备聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯，然后再将聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯酸系单体、乙烯基阳离子单体和乙烯基磺酸盐单体通过自由基引发聚合，制备一种两性乙烯基聚合物混凝土抗泥剂。其能提高混凝土的抗泥性能，可有效抑制在使用聚羧酸系减水剂时砂石中的含泥量对混凝土工作性能的影响。但该方法依然属于物理吸附模式，持久性较差。因此，研究人员一直在寻找减水剂分子与水泥颗粒间化学键连接的方式，使得两者间的连接更加牢固，抵御其他吸附物质的竞争影响。

目前，硅烷偶联剂被认为是一种良好的化学键结合型单体。硅烷偶联剂是一种具有特殊结构的硅氧烷类化合物，该类化合物在水中发生水解缩聚，生成的硅酸类低聚物可以和水泥中的硅酸盐进行化学键结合，起到比吸附作用更强的表面键合能力。中国专利CN103073687A公开了一种高分散性聚羧酸超塑化剂的制备方法，采用不同分子量的甲氧基聚乙二醇单甲醚与甲基丙烯酸先进性酯化，再与（甲基）丙烯酸、不饱和磺酸盐和三甲氧基硅烷类不饱和单体进行共聚，得到了一种对硫酸根具有更强抵抗性的产品。中国专利CN103011680A公开了抗硫酸盐型有机改性聚羧酸系超塑化剂及其制备方法，采用甲氧基聚氧乙烯（甲基）丙烯酸酯、有机硅类单体、羧酸类单体、羧酸酯类单体、磺酸类单体等为原料进行自由基聚合，制备的产品通过引入硅烷键与硅酸盐形成强的化学键，抵抗硫酸盐离子的竞争吸附作用。以上技术方案的产品为聚酯型聚羧酸减水剂，在合成过程中首先需进行酯化，然后再进行自由基聚合，酯化过程温度高、难控制、转化率不高，工艺相对复杂，不符合绿色节能的要求，目前大多已被聚醚型聚羧酸减水剂合成工艺取代。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种抗泥抗盐型聚羧酸减水剂及其制备方法。通过引入含有双键的硅烷偶联剂，达到更好的吸附能力，同时适当控制产品分子量，使产品具有抗泥抗盐的效果。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：