[发明专利]酯醚共聚型聚羧酸减水剂、其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种酯醚共聚型聚羧酸减水剂、其制备方法及用途。

背景技术

聚羧酸减水剂又称超塑化剂(Superplasticizer)，是目前使用最为广泛、用量最大的一种混凝土外加剂，最早由日本花王公司在20世纪80年代申请专利，经过十余年的发展，逐步取代传统的萘系减水剂和木质素类减水剂。1985年日本学者发表的有关聚羧酸减水剂性能的文章是目前最早有关聚羧酸减水剂合成方法的文献，该文献研究了羧酸系反应性高分子用于控制混凝土塌落度损失。日本于20世纪90年代开始推广聚羧酸减水剂。初最初聚羧酸减水剂的研究主要集中于酯类单体作为反应原料的研究，该类聚羧酸减水剂合成通常为两个反应过程，即先通过具有反应活性双键的羧酸与聚乙二醇发生酯化反应，合成含双键的酯类聚乙二醇单体，再将其与含双键的羧酸、磺酸类化合物等原料进行自由基聚合反应。限于可供选择的原料种类较少、反应条件单一、作用机理不够明晰、分析手段不完善等因素，使得早期的聚羧酸减水剂的种类较少。1995年后，在日本聚羧酸减水剂的用量已经超过萘系减水剂。随着聚羧酸减水剂使用范围不断拓展，用量不断增大，其相关研究逐渐成为热点。2000年后，合成带有双键的醚类单体技术逐渐成熟，出现了一步法合成聚羧酸的文献报道。

J.Plank教授对聚羧酸减水剂吸附过程的研究表明，酯类单体吸附较快，初始的减水率较高，但由于损耗过快，往往保坍缓凝效果较差；醚类单体物性在碱性条件下更为稳定，且不易受到水泥颗粒电荷影响，吸附消耗较慢，因而经时保坍性能优于酯类聚羧酸减水剂。

国内聚羧酸减水剂的研究起步较晚，产品性能与国外先进水平尚有一定差距，但近年来也有众多学术成果涌现。清华大学的李崇智教授首先以聚乙二醇、马来酸酐为原料，通过酯化反应合成聚乙二醇马来酸酯单体，并对其性能进行了测定；江苏建筑研究院的冉千平等根据减水剂的吸附分散性能，合成了主链同时带有阴离子和阳离子的PACP减水剂；华南理工大学的邱学青等认为聚氧乙烯侧链较短的聚羧酸减水剂分散性能较差是因为空间位阻作用较小，聚氧乙烯侧链较长则可能会使得侧链相互缠绕，阻碍减水剂在溶液中的舒展。

目前国内仍有相当数量建筑工程在使用非聚羧酸类的减水剂，这些传统减水剂虽然通过复配可以在一定范围内提升性能，但已无法满足高标号混凝土的需要。而越来越多的建筑工程同时对聚羧酸减水剂初始性能与经时性能提出较高要求，在目前的实际工程中往往难以通过复配方法解决。

发明内容

本发明的其中一个目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种酯醚共聚型聚羧酸减水剂。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种酯醚共聚型聚羧酸减水剂，其特征在于，其结构式为：

其中a、b＞0，c≥0；d＞0n＞0

M₁聚乙二醇单甲基醚结构；

M₂为碱金属原子或H原子的其中一种或同时存在；

M₃为碱金属原子或H原子的其中一种或同时存在；

M₄为醚类单体结构。

优选地是，所述分子式中各重复单元为嵌段分布。

本发明的另一个目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种酯醚共聚型聚羧酸减水剂的制备方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

所述的酯醚共聚型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)、酯类单体与醚类单体共同与不饱和羧酸共聚反应而成。

优选地是，所述醚类单体为改性聚醚甲基丙烯基聚醚或丙烯基聚乙二醇。

优选地是，所述酯类单体为丙烯酸或甲基丙烯酸与聚乙二醇(PEG)的酯化产物或丙烯酸、甲基丙烯酸与聚乙二醇单甲基醚(MPEG)的酯化产物。

优选地是，所述不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐，富马酸。

优选地是，所述酯类单体为聚醚或聚醇与不饱和羧酸酯化反应而成。

优选地是，所述醇为聚乙二醇；所述醚为聚乙二醇单甲基醚。

优选地是，所述不饱和羧酸选自丙烯酸或甲基丙烯酸。

优选地是，所述聚醚选自烯丙基聚乙二醇，分子量范围600～3000或改性聚醚，分子量范围800～4000。

优选地是，所述酯化反应在链转移剂参与下反应。

优选地是，所述酯化反应还在引发剂和阻聚剂的一种或两种参与下反应。

优选地是，所述步骤(2)的反应温度为70℃-90℃。