[发明专利]一种硫酸盐低敏感型聚羧酸系超塑化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种硫酸盐低敏感型聚羧酸系超塑化剂的制备方法。 

背景技术

随着我国建筑行业的迅猛发展，国内预拌混凝土的产量也是逐年提高。一个重要的原因是“西部大开发”、“振兴东北老工业基地”、“中部崛起”和“城乡一体化”等国家重点工程项目的推动。我国目前预拌混凝土所占比例只有50%左右，与世界各国相比，存在着差距。随着国家对环境和能源的关注，我国预拌混凝土占混凝土总量的比例将有显著的提高。随着国际上环境保护要求的日益提高，工业萘及以其为主要原料生产的萘系减水剂因其环保问题而受到发展制约，而同时聚羧酸减水剂以其大减水高保坍的优异性能和良好的环保特性而使其受到业界的青睐，并得到快速发展，在商品混凝土市场的市场拓展空间是巨大的。沿海城市地铁工程，城际铁路工程，跨海大桥，海底隧道，高层建筑等等重点工程，聚羧酸减水剂都是必不可少的。 

在实际工程应用过程中，影响聚羧酸超塑化剂的因素有很多种。实践表明，影响因素如下：水泥比表面积和粒径分布、水泥储存时间、砂石含泥量和硫酸盐等。其中硫酸盐对聚羧酸减水剂的影响是比较显著的。建筑节能以及社会可持续发展已成为我国当前经济发展的重要组成部分。因此，提高混凝土强度和耐久性，加大粉煤灰、矿粉等矿物掺和料的使用量，是降低水泥熟料产量、减少工业废弃物堆放、降低能耗的最佳选择。但是粉煤灰、磨细矿渣等废弃物均含有不同量的硫酸根，粉煤灰、矿渣等这些混合材中都含有不定量的硫酸根，有的硫酸根含量(以SO3计)甚至超过10%。虽然水泥、混合材中均含有硫酸盐，但一般用于调节凝结时间，硫酸盐其含量(以SO3计)上限为3.5%。所以硫酸根对聚羧酸的影响是不可避免的。因此对聚羧酸减水剂的全面推广产生了比较大的负面效应。 

专利CN 102675504 A公开了一种低触变性陶瓷泥浆用高效减水剂及其制备方法，采用可逆加成-断裂连转移自由基聚合(RAFT)制备聚丙烯酸陶瓷减水剂，但是该条件并不适用于制备梳状水泥混凝土聚羧酸减水剂，不能相提并论。 

专利CN 103011680 A公开了一种抗硫酸盐型有机硅改性的聚羧酸超塑化剂，该方法是采用带有吸附性能比较高的硅烷基烯烃类不饱和单体于大单体进行普通自由基共聚和制备梳状聚羧酸减水剂，但是硅烷类单体价格非常昂贵，同时高硫酸根含量时，效果并不好。 

因此，为解决硫酸根对聚羧酸减水剂的负面效应，打破聚羧酸减水剂的推广瓶颈，针对硫酸盐-水泥体系物相变化情况，设计一种新的合成方便、原材料易得的抗硫酸根聚羧酸减水剂实属当前业界极需改进的目标。 

发明内容

本发明的目的是提供一种硫酸盐低敏感型聚羧酸系超塑化剂的制备方法，该方法重复稳定性好，成本低，不含甲醛，制得的硫酸盐低敏感型聚羧酸系超塑化剂产品减水率高，稳定性、抗硫酸盐效果俱佳。可促进水泥工业向高质量、高水平和低能耗的方向发展。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种硫酸盐低敏感型聚羧酸系超塑化剂，其特征在于：

结构式如下式（I）所示：

式中a:b:c:d:e为10:0.8-2:0.5-1:0-2:1-3.5；

式中R₁为H或者有1-2个碳原子数的烷基，R₂为、OCH₃、OCH₂CH₃、、OCH₂CH₂OH或OCH₂(OH)CH₂CH₃，R₃为-CH₂CH₂O-或-CH₂CH(CH₃)O-，m=0-2，n=17-54，p=30-80。其分子量为35000-90000，分子量分布系数为1.3-1.6。

以及一种硫酸盐低敏感型聚羧酸系超塑化剂的制备方法，其特征在于：包括如下合成步骤： 

在55℃-75℃下，将引发剂、硫酯类链转移剂、单体A、30%-80%的单体X、单体B和单体C用水溶解于反应器中，搅拌反应1.5h-3.5h后，将剩余的单体X在0.5h-1h内加入反应器中，继续搅拌反应1h-3h后，降温至40℃以下，用碱性溶液中和至pH=6-8，得到淡黄色或浅褐色液体，即为所述硫酸盐低敏感型聚羧酸系超塑化剂，其中单体X包括单体D、E中的一种或两种。