[发明专利]一种基于N;N-二正丙基马来酰胺酸合成的聚羧酸减水剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于陶瓷和普通硅酸盐水泥混凝土添加剂技术领域，公开了一种基于N,N‑二正丙基马来酰胺酸合成的聚羧酸减水剂及其制备方法和应用。该减水剂具有如下式所示的结构。该减水剂是由摩尔比为1：(2.0～3.4)：(0.07～0.14)：(0.12～0.35)：(0.17～2.38)的以下原料制成：甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、过硫酸铵、次磷酸钠和N,N‑二正丙基马来酰胺酸；其中N,N‑二正丙基马来酰胺酸是由摩尔比为1：(0.8～1.4)的马来酸酐和二正丙胺制备而成。该减水剂可用于陶瓷与混凝土领域，具有较好的减水作用，并能明显提升混凝土的早期强度，可用于混凝土预制构件生产等。

技术领域

本发明属于陶瓷和普通硅酸盐水泥混凝土添加剂技术领域，特别涉及一种基于N,N-二正丙基马来酰胺酸合成的聚羧酸减水剂及其制备方法和应用。

背景技术

减水剂是能减少用水量，提高浆体分散性的添加剂，在陶瓷与混凝土领域应用十分广泛。在生产陶瓷中使用陶瓷减水剂能使陶瓷泥浆在减少含水率的同时保持有良好的流动性。减水剂在混凝土领域则更为广泛，减水剂是混凝土中最重要的添加剂，而且近年来减水剂产品呈现出多样化和功能化的特点。

减水剂的种类众多，其中综合性能最优和最具潜力的当属聚羧酸系减水剂。制备聚羧酸减水剂的小分子单体有丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸酐等含碳碳双键的小分子，而亲水侧链主要由不同分子量的甲基烯丙基聚氧乙烯醚或烯丙基聚氧乙烯醚等。近年来聚羧酸系减水剂呈现多元化和功能化的发展趋势。以在中国较为热门的早强减水剂为例，在欧美发达国家中，混凝土预制构件用量占到混凝土总用量50％左右，混凝土预制构件使用到的早强减水剂用量巨大，而我国目前混凝土预制构件用量占到混凝土总用量所占的比例较小，所以早强减水剂的市场广阔。制备早强型聚羧酸减水剂方法有两种：一种是直接合成具有早强作用的聚羧酸减水剂；另一种方法是以合成的聚羧酸减水剂和早强剂复配。影响减水剂早强性能的因素有很多，从聚羧酸减水剂的角度来看有主链的结构、侧链的长度和引入的特殊官能团。很多研究表明含有酰胺、醇胺、季铵和亚酰胺结构的减水剂有较好的早强效果，其机理是促进C₃A的水化，在C₃A-CaSO₄-H₂O体系中，它能加快钙矾石的生成，因而对混凝土早期强度发展有利。

中国专利CN102358768A以50％～95％的甲基烯丙基聚氧乙烯醚、4％～40％的丙烯酸和1％～10％AMPS(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)三种单体进行自由基引发共聚而成，但AMPS为强酸，价格较贵。中国专利CN103450408A该减水剂由不饱和酯、二乙醇单异丙醇胺(DIEPA)，2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基烯丙基聚氧乙烯醚(TPEG)等作为主要化学合成原料聚合得到减水剂，其中含N基团能明显提高混凝土早期强度，所以该产品适用于需要提高早期强度的混凝土预制构件中。但其制备酰胺小单体的酰胺化反应温度在70-100℃，有合成温度较高、能耗大的缺点。中国专利CN103755886A中易烯丙基聚乙二醇、丙烯酸或甲基丙烯酸或两者的混合物和丙烯酰胺等制备的超早强型聚羧酸系减水剂，早强作用的组分丙烯酰胺虽然可以促进水泥的水化，但在强碱性的水泥浆体中，酰胺基团会逐步水解而释放出氨气，气味难闻且易污染环境；此外丙烯酰胺有一定毒性。本发明则是在通过自主合成的N,N-二正丙基马来酰胺酸代替部分丙烯酸，达到往聚羧酸系减水剂分子中引入能促进水泥水化的酰胺基团的目标。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种基于N,N-二正丙基马来酰胺酸合成的聚羧酸减水剂。本发明是在通过自主合成的N,N-二正丙基马来酰胺酸代替部分丙烯酸，达到往聚羧酸系减水剂分子中引入能促进水泥水化的酰胺基团的目标。

本发明的再一目的在于提供一种上述基于N,N-二正丙基马来酰胺酸合成的聚羧酸减水剂的制备方法。

本发明的又一目的在于提供上述基于N,N-二正丙基马来酰胺酸合成的聚羧酸减水剂的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：