[发明专利]一种适用于冬季施工的水泥基材料分散剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于冬季施工的水泥基材料分散剂，是梳形结构的水泥分散剂，其主链为取代基取代的聚吡咯和/或吡咯‑苯胺共聚物链，侧链为乙氧基和/或异丙氧基团为重复单元组成的水溶性聚醚长链；本发明所述适用于冬季施工的水泥基材料分散剂，在低温条件下（<5^oC），例如冬季施工，达到施工所需流动度的分散剂掺量较传统聚合物外加剂掺量可以降低10‑25%，搅拌时间明显缩短，且可以有效防止后期混凝土泌水离析造成的工作性变差的缺陷。

技术领域

本发明涉及用于水泥基材料分散剂领域，具体涉及一种适用于冬季施工的水泥基材料分散剂及其制备方法.

背景技术

用在此处的术语“混凝土”通常不加选择地表示混凝土、砂浆或注浆等混凝土，这在本文的其他地方也适用。

高性能减水剂(聚羧酸减水剂)自发明以来，得到了广泛应用，它已成为混凝土中必不可少的组分。一般地，聚羧酸减水剂为一种梳型结构，一般由乙烯基单体通过自由基聚合制备，其主链(一般为-CH₂-CH₂-结构或官能团取代的-CH₁-CH₂-结构)上连接有带电官能团(如羧基、磺酸基和磷酸基等)，而相应侧链多为水溶性的聚乙二醇链，在混凝土中，通过带电官能团与水泥颗粒表面的静电相互作用吸附于其上，而相应长侧链则通过空间位阻(排斥作用)阻止水泥颗粒相互靠近而团聚，释放被包裹的水分，改善混凝土工作性，降低水灰比。

在实际应用过程中，人们发现(绿色建筑，2011(1)，54)，温度对减水剂的使用存在巨大影响，随着温度的降低，减水剂分散能力下降十分明显。对于施工而言，冬季温度较低的条件下(<5℃)，普通聚羧酸减水剂搅拌过程中吸附慢，因而分散速度慢，达到混凝土所需工作性搅拌时间长，因而会降低生产效率；而为了达到预期的初始流动度，减水剂掺量需要大幅增加，这通常会导致较为严重的混凝土后期流动度反增长，混凝土往往会泌水离析，对长时间运输、泵送施工等造成较大困难。

减水剂的减水性能取决于其空间位阻大小，这与它的吸附量和分子大小密切相关。减水剂在低温条件下分散能力差的原因在于其过低的吸附量。减水剂的吸附进程是一个温度相关的过程(Cem.Concr.Res.2010,40,699)，温度低其初期吸附速度较慢，大量聚羧酸分子残留于混凝土浆体溶液中并未参与吸附，混凝土拌合后放置时，这部分分子逐步吸附引起后期流动度增长显著，发生泌水离析，十分不利于施工。

发明内容

为了解决传统聚羧酸水泥分散剂在冬季的分散性能降低，若提升掺量以提升分散效果，则容易使混凝土后期流动度反增长，导致混凝土泌水离析的问题，本发明提供了适用于冬季施工的水泥基材料分散剂及其制备方法。

所述适用于冬季施工的水泥基材料分散剂是梳形结构的水泥分散剂，其主链为取代基取代的聚吡咯和/或吡咯-苯胺共聚物链，侧链为乙氧基和/或异丙氧基团为重复单元组成的水溶性聚醚长链；

所述取代基取代的聚吡咯和/或吡咯-苯胺共聚物链，其所述取代基包括末端为羧基或磺酸基的取代基。

磺酸基为聚合物提供吸附基团，同时可以增加聚合物本身的水溶性，在离子强度较高、存在高价阳离子或者酸性条件的溶液中，磺酸基电离度高，促进聚合物在聚合过程与使用过程中溶解。

羧酸基为强吸附基团，促使聚合物吸附于水泥颗粒表面，在混凝土碱性环境中，羧酸基电离度高，可以使聚合物直接吸附于正电性表面，或者通过Ca²⁺络合吸附于负电性颗粒表面，发挥聚合物分子的分散作用。

作为改进，所述取代基取代的聚吡咯和/或吡咯-苯胺共聚物链，其所述取代基还包括电中性取代基。

电中性取代基一般为疏水性基团，聚合物分子之间的这些官能团通过疏水缔合发生相互作用，静态增加混凝土屈服应力，提高浆体包裹性，施工过程中，弱疏水缔合作用被机械作用破坏，使混凝土运动粘度低，易于施工。