[发明专利]一种双侧链聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双侧链聚羧酸减水剂及其制备方法。本发明所述双侧链聚羧酸减水剂是由聚醚单体和（甲基）烯丙基氯在引发剂Ⅰ和链转移剂作用下，发生常规的自由基聚合反应先得到预聚体；然后所述预聚体与硫氢化钠发生亲核取代反应制得带有巯基的大分子链转移剂；最后再与单体A和单体B在引发剂Ⅱ作用下自由基共聚即可制得。本发明采用一锅法生产，无废料产出，工艺简单，利于规模化生产，产品在混凝土应用中具有掺量低、减水率高、保坍性好等优点，能极大节约混凝土生产成本；本发明所述双侧链聚羧酸减水剂对水泥种类敏感度低，对含泥量高的砂石骨料耐受性好，能有效降低高强混凝土的粘度。

技术领域

本发明涉及建筑材料中混凝土用外加剂技术领域，具体涉及一种双侧链聚羧酸减水剂及其制备办法，该产品减水率高，对水泥材料的适应性强，可降低高强混凝土的粘度，具有广阔的应用前景。

背景技术

混凝土外加剂是指为改善和调节混凝土的性能而掺加的物质，可以调控混凝土的流变性能、改善力学性能和提高耐久性。随着现代工程向大型化、复杂化发展，混凝土外加剂已经成为现代混凝土中除水泥、砂、石、水以外的第5种重要组成部分。聚羧酸减水剂是目前应用最广泛的一种混凝土外加剂，具有掺量低、减水率高、保坍性能好、分子结构可调性强、生产工艺绿色无污染等突出优点。聚羧酸优异的性能来源于其独特的梳形分子结构，它由富含羧酸基团的主链和聚氧化乙烯醚侧链组成。当聚羧酸被加入到水泥浆体中时，带负电的主链可以定向吸附在带正电的水泥颗粒表面，通过主链的静电斥力和聚醚侧链形成的水化吸附层的空间排斥力来起到分散水泥颗粒的作用。

聚羧酸减水剂从概念提出到产品完善，已经走过30多年的历程。时至今日，聚羧酸的研究已经从高速发展期来到技术瓶颈期。现阶段聚羧酸研究遇到的核心问题是，已经不能通过调整聚羧酸的合成条件，如原料种类、单体比例、侧链长度、引发剂浓度等来实现产品性能的显著提升。而现代大型工程对聚羧酸减水剂又提出了超大减水率、原材料适用性强、耐粘土、降低高强混凝土粘度等苛刻要求。这就促使聚羧酸研究者要抛弃传统思维壁垒，大胆创新，设计出一些具有新型结构的聚羧酸减水剂，以期得到具有更优良性能的新产品。围绕这点，已有大量的文献和专利资料报道。

专利CN102911322 B公开了一种星形结构聚羧酸减水剂的合成方法，通过多元醇和丙烯酸之间的酯化反应制备出星形可聚合活性分子，进而将其运用到常规聚羧酸的制备中，可得到星形结构的聚羧酸减水剂。该产品比常规梳形聚羧酸具有更优越的水泥净浆流动性及保持能力、良好的水泥适用性和混凝土应用性能。但该工艺使用星形活性分子使得反应可控性差，聚合易交联，目前该产品仅仅停留在实验室制备阶段。

专利CN102093520 B公开了一种超支化结构的聚羧酸减水剂的制备方法，通过聚醚侧链和巯基链转移剂之间的酯化反应制备出同时具有聚合基团和链转基团的活性单体，然后与不饱和酸单体共聚即可得到的超支化聚羧酸减水剂，产品具有优异的水泥分散能力和良好的坍落度保持能力。但该方法中活性单体的链转移活性明显大于其聚合活性，这会使得产品的有效成分—超支化聚羧酸含量偏低，最终使产品性能的提升幅度并不理想。

专利CN102153711 B公开了一种缓凝型聚羧酸减水剂的制备方法，创新之处在于将具有缓凝功能的β-环糊精侧链引入到聚羧酸分子骨架中，制备的减水剂具有缓凝性能、微引气性能及更好的流动性能，但制备工艺复杂，成本高，难以工业化推广。

专利CN104031216 B公开了一种聚醚-酰胺型聚羧酸减水剂，通过聚醚胺与酰氯单体反应制得聚醚胺单体，然后将其与不饱和酸、聚醚单体共聚制得产品。该产品在混凝土应用中具有减水率高、和易性好等优点，但是该工艺需要酰氯单体作为原料，污染大，需要无水条件，对设备要求高。

专利CN103011680 B公开了一种抗硫酸盐聚羧酸减水剂，主要以聚醚单体、羧酸单体、有机硅类单体、磺酸单体为原料，采用自由基共聚法制备。产品分子中含有的硅烷键可与水泥中的硅酸盐形成强化学键，以抵抗硫酸盐离子的竞争吸附作用，从而改善聚羧酸减水剂与高硫酸盐混凝土材料相容性差的问题。但该工艺需要大量有机硅单体，成本高昂，难以推广应用。