[发明专利]一种抗泥抗菌两性型聚羧酸系高效减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗泥抗菌两性型聚羧酸系高效减水剂及其制备方法，其特征在于其分子结构式如下：；其中R₁为H、碱金属离子、含1～6个碳原子烷基、1～6个碳原子羟烷基、1～6个碳原子烷氧基、苯基或苯基衍生物；R₂为H或、1～4个碳原子烷基、苯基或苯基衍生物；R₃为H、含1～6个碳原子烷基、苯基或苯基衍生物，R₄为1‑5个碳原子的烷基；P为N，NH或O；X为Br，I或F；n,m均为10～100；r,p和q均为4～200；先通过氧化‑还原自由基聚合反应制备端胺基共聚产物,再制备抗泥抗菌两性型减水剂,本发明通过控制减水剂主链和支链聚醚的分子结构/分子量来调节产品性能，反应迅速效率高，无毒无污染，操作简单。用本发明方法制备的减水剂，产品性能稳定，适应长期、高温储存，特别对含泥砂石料具有较好的保坍效果。

技术领域

本发明涉及一种水泥混凝土用聚羧酸系减水剂的技术领域，特别涉及到一种采用胺基-环氧反应，氧化-还原自由基聚合与季铵盐反应的抗泥抗菌两性型聚羧酸系高效减水剂及其制备方法。

背景技术

高性能减水剂是满足高性能混凝土要求的重要材料。由于良好的可塑性和优良的应用性能，聚羧酸系高效减水剂已逐渐代替萘系减水剂，在我国许多重要的工程，如高速铁路、桥梁、机场、水利水电等建筑工程中，得到广泛的应用。而这些工程对高性能混凝土的需要日益旺盛，这就需要性能好、价格适中的高性能聚羧酸减水剂产品。

尽管传统聚羧酸系减水剂可较长时间保持混凝土工作性能，但由于阴离子化学结构，其饱和吸附量有限。且水泥体系是一个高pH、高盐体系，传统的阴离子型聚羧酸系超塑化剂的分子构象容易受到溶液中盐浓度的影响，例如Ca²⁺、Na⁺，如果分子构象在水泥体系中较为蜷曲，则传统减水剂的吸附速率较慢，同时提供的空间位阻也较低，不利于水泥颗粒的充分分散。CN104151477A报道了一种两性聚羧酸盐粘土抑制剂的制备方法：用不饱和磺盐单体、甲基丙烯酰氧乙基二甲基胺和不饱和羧酸单体自由基聚合，然后用硫酸二醇酯进行季铵化反应，得到一种相对分子质量小，扩散快的两性聚羧酸盐粘土抑制剂，可与聚羧酸减水剂复配使用，吸附粘土上从而减少对减水剂的消耗，但是此发明的得到的粘土抑制剂效果不明显，聚羧酸减水剂还是会发生插层吸附，且制备过程不够环保，原料成本昂贵。CN102358763A提出一种阴离子共聚物的制备方法，其对粘土有一定的的抑制作用，但是由于粘土整体呈电负性，共聚物中只含有阴离子官能团，因此对粘土的屏蔽效果有限。CN102627744A报道了一种将乙醇胺、马来酸酐、烯丙基磺酸钠、烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸通过自由基共聚反应得到一种两性型聚羧酸减水剂，使制备的聚羧酸减水剂不仅具有较高的减水率，和易性好，而且具有较高的保坍性，但是此发明制备的酰胺多胺这一步需要高温，受温度的影响较大，也不能从根本上解决不同条件下的混凝土坍落度损失问题，且不利于大规模的生产与应用。2002年前后，瑞士的Sika公司发明了一种超塑化剂，即以聚酰胺～聚乙烯乙二醇为支链的两性型PCE，具有独特的分散能力，可以在低水/灰比下适用等特殊性能，是目前非常高端的减水剂，专利JP3336456、EP1669332A1以及US2007039515A1中报导了该类减水剂的研发。然而其制备成本昂贵、且合成工艺复杂，不适用于目前国内减水剂的应用市场。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种抗泥抗菌两性型聚羧酸系高效减水剂，本发明的另一目的是提供上述减水剂的制备方法。

本发明的技术方案为：一种抗泥抗菌两性型聚羧酸系高效减水剂的制备方法，其聚羧酸系减水剂的分子结构式如下：

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