[发明专利]一种聚羧酸型水泥外加剂及其合成方法

说明书

本发明提供一种新型聚羧酸型水泥外加剂及其合成方法。所述聚羧酸型水泥外加剂由含有聚氧乙烯醚基团的大单体和聚合添加料共聚制成；所述大单体为分子量在500‑3000范围内含有聚氧乙烯醚基团的大单体；所述聚合添加料包括共聚单体、引发剂、分子量调节剂、去离子水。本发明还提供了上述聚羧酸型水泥外加剂的合成方法：1)调和大单体；2)调配聚合添加料；3)聚合；4)后处理。本发明提供的聚羧酸型水泥外加剂用不同分子量的大单体混合获得分子量宽分布的大单体，并配以合适的聚合工艺，从而使所合成的聚合物在结构上更分散伸展，从而最大限度发挥聚合物中各个构成单元的功能，并最终在性能上尤其是保塑性和减水性上表现优异。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种用于水泥、砂浆、混凝土搅拌的新型聚羧酸型水泥外加剂及其合成方法。

背景技术

水泥作为目前主要使用的建筑材料之一，随着我国经济发展和工业水平的提高，对其性能的要求也越来越高。通过添加合适的外加剂可以有效提高水泥的性能，从而满足道路桥梁，高楼建筑，大坝电站等许多领域建设的需求。聚羧酸型水泥外加剂是目前广泛使用的一种重要的水泥外加剂。比如聚羧酸系减水剂比萘系减水剂有着更高的减水效率，同时弥补了萘系减水剂混凝土坍落度损失快的不足。通过改变单体种类和配比等还可以制备出聚羧酸型塑性保持剂，缓凝剂，水泥助磨剂等。聚羧酸型外加剂的出现极大地促进了现代混凝土技术的发展。

目前，聚羧酸型外加剂在分子设计上一般都采用梳形结构，即主链由含羧基或磺酸基的碳链构成，侧链则由亲水性的含聚氧乙烯基的柔性长链构成。聚合时通过控制不同单体的配比、添加方式及聚合条件控制聚合物的分子结构，进而提高或改善聚合物在减水、保塑及缓凝等方面的性能。到目前为止，已有大量的文献研究单体种类、配比、聚合条件等对聚羧酸外加剂的分子结构及性能的影响，但是对于单体的分子量分布的影响的研究报道还很少。

从高分子结构与性能关系的普遍原理及聚羧酸添加剂与水泥的作用机理来说，含聚氧乙烯基的长链大单体的长短即分子量分布对聚羧酸添加剂的分子结构和性能会有显著的影响。一方面，大单体的分子量分布会影响聚合物梳形结构的规整性和分子构型。太长的分子链会自发卷曲，进而减弱与水泥的附着力；而太短的分子链则与水泥没有足够的亲和性；另一方面，经过分子设计的不规整的梳形结构有利于聚合物分子呈现理想的伸展状态，从而最大限度实现各个部分(长侧链、可电离基团及疏水的主链)的功能。

发明内容

本发明的目的是提出一种新的聚羧酸型水泥外加剂，通过分子设计，选择的大单体具有理想的伸展状态，从而最大限度实现长侧链、可电离基团及疏水的主链的功能。

本发明的另一个目的是提出一种新的聚羧酸型水泥外加剂的合成方法，即通过混合使用两种或多种不同分子量的大单体来改变大单体的分子量分布，并最终合成出具有优异减水或保塑等性能的水泥外加剂。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提出的用于一种新型聚羧酸型水泥外加剂，由含有聚氧乙烯醚基团的大单体和聚合添加料共聚制成；

其中所述大单体为两种或多种分子量明显不同的含有聚氧乙烯醚基团的大单体；该聚合添加料包括共聚单体、引发剂、分子量调节剂、去离子水；所述分子量明显不同为分子量彼此间差值不小于500。

所述大单体为聚醚型含聚氧乙烯醚基团的分子量在500-3000范围内的聚合物，优选为，烯丙基聚氧乙烯醚，异戊烯醇基聚氧乙烯醚或甲基烯丙基聚氧乙烯醚。

所述的引发剂为过硫酸钾，过硫酸铵，过硫酸钠或双氧水/维生素E的混合物。

所述的共聚单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸或马来酸。

所述分子量调节剂为甲基丙烯磺酸钠，巯基乙醇，巯基乙酸，巯基丙酸或 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。

本发明还提供一种新型聚羧酸型水泥外加剂的合成方法，包括如下步骤：