[发明专利]氨基聚醚端基硅烷化制备保坍型聚羧酸减水剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥混凝土用保坍型聚羧酸减水剂的技术领域，特别涉及到一种采用水解的卤代硅烷偶联剂与氨基聚醚化合物先取代反应后与水解的烯基硅烷偶联剂缩合再与不饱和羧酸类小单体和不饱和聚氧乙烯醚大单体共聚合成氨基聚醚端基硅烷化制备保坍型聚羧酸减水剂的具体制备方法。

背景技术

高性能混凝土的不断发展使其对混凝土化学外加剂的要求越来越高，目前学者致力于开发能够显著提升混凝土工作性、力学强度、耐久性等性能的化学外加剂。聚羧酸高性能减水剂以其减水率高、保坍性能好、强度增长快的特点，适宜配置高强、超高强混凝土、高流动性的混凝土，且具有生产绿色化、产品绿色化等性能优势，成为混凝土外加剂研究开发的热点。

聚羧酸型减水剂的最大优点在于可以通过改变聚合单体的种类以及通过改变侧链结构调控分子结构官能团等方法设计出不同分子结构和性能的产品，其结构设计灵活度大、性能调控空间大。因此，合成出兼具高分散效果与强保坍作用的混凝土聚羧酸减水剂，能够进一步拓宽聚羧酸减水剂的使用范围，实现高效能和多功能性的产业化应用。

随着高分子学科领域中的分子结构设计方法的逐渐兴起，为剪裁理想的聚合物分子结构提供了理论基础。通过氨基聚醚端基硅烷化设计合成具有多分支聚氧乙烯醚的侧链结构的聚羧酸减水剂，不仅具有传统减水剂的优异工作性能，同时还具有高减水性、高保坍性的特殊优势特点，可以充分提高工作能效，表现出很好的经济与社会效益。

专利CN104592460A(公开日：2015年5月6日)报道了一种减缩型聚羧酸系高性能减水剂的制备方法。该发明首先通过使用不饱和羧酸及其衍生物和硅烷单体在十二烷基硫酸钠及醚类非离子乳化剂的作用下制备了一种含硅共聚物，然后将制得的含硅共聚物、异戊烯醇聚氧乙烯醚、苯乙烯、不饱和羧酸及其衍生物和小分子醇在引发剂和链转移剂作用下进行共聚，得到聚羧酸系减水剂。该发明的优点是能大幅度降低饱和石灰水溶液的表面张力，对水泥净浆流动度及混凝土28d抗压强度没有负面影响，同时能明显降低混凝土28d收缩率，有效控制大体积混凝土的开裂，从而延长混凝土的耐久性。但是该发明产物仅仅是在分子结构的体系中引入了硅烷单体，提高了一定的减缩效果，并未对聚醚侧链改性达到分子结构设计法实现化学外加剂功能化的目的。

专利CN105384379A(公开日：2016年3月9日)报道了一种白炭黑改性聚羧酸减水剂及其制备方法。该发明通过硅烷偶联剂改性白炭黑制备功能性白炭黑，在白炭黑表面引入烯烃基或甲基丙烯酰氧烃基官能团，采用功能白炭黑与聚氧乙烯醚大单体、羧酸类单体进行共聚，采用自由基乳液聚合方法制备白炭黑改性聚羧酸减水剂。该发明的优点是制备工艺环保，操作方便，制备的聚羧酸系减水剂减水率高，保坍性较好，与水泥适应性良好。该发明虽然也在聚羧酸主链上引进了硅烷偶联剂，在一定程度上增加了锚固能力，但是未通过硅烷偶联剂对聚醚侧链进行改性，难以实现优异的保坍效果。

专利CN104311753B(公开日：2017年1月18号)报道了一种硅烷改性聚羧酸减水剂的制备方法和使用方法。该发明通过向甲基烯丁基聚氧乙烯醚DD-524、双氧水的混合水溶液中分别滴加富马酸、乙烯基磷酸酯、乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲基氧基硅烷的水溶液和甲醛合次硫酸氢钠、磷酸三钠、甲基丙烯磺酸钠的水溶液，在35-45℃下聚合反应。该发明的制备方法工艺简单，操作方便，制得的主链硅烷改性聚羧酸系减水剂减水效率高，保坍性能好，改善了水泥适应性问题。但是该发明也是只在主链结构中引入了硅烷偶联剂，并未对侧链改性实现硅烷分支结构，不利于提高聚羧酸分子的空间位阻效应，无法从微观构象尺寸层面上降低分散能力的经时损失。

以上专利中描述的各聚羧酸减水剂均已经具备良好的流动和分散性能。然而，上述合成方法得到的产物均有一定程度的不足之处，从分子结构设计合成的角度，研究者仅仅通过主链改性引入硅烷偶联剂的方法，关于氨基聚醚端基硅烷化实现侧链分支化改性的研究未见报道。经事实证明，通过主侧链复合改性的方法合成具有分支状侧链的复合官能团型分子结构，可以明显提高聚合物的应用效果和性能功效。因此，通过氨基聚醚端基硅烷化制备聚羧酸减水剂的方法，既保留了硅氧硅高强键能的特性，同时也实现了多个氨基聚醚大单体硅烷改性后接枝于同一侧链的结构特征，具有显著的分子结构特色和性能优势，有关这方面的工作国内外未见报道。

发明内容