[发明专利]一种四臂嵌段聚羧酸减水剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种四臂嵌段聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：四元醇、碱、CS₂、溴化苄在摩尔比为1：4‑6：2‑7：3‑9下反应制得四臂链转移剂；在四臂链转移剂、引发剂作用下，依次引发异戊烯醇聚氧乙烯基醚、丙烯酸的RAFT聚合，得到四臂嵌段共聚物，经处理后，即得四臂嵌段聚羧酸减水剂。本发明减水剂具有化学结构可控、分子量可控、分子量分布较窄和工艺简单的特点，其减水率高、保坍性好，可明显改善混凝土流动性，且对泥敏感程度低。可满足较高的施工要求，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种新型聚羧酸高效减水剂的制备方法。

背景技术

传统意义上的聚羧酸减水剂是一种由含有羧基的不饱和单体与含有其他官能团的不饱和单体通过自由基聚合反应共聚而成的聚合物，是一种无规共聚物，其分子结构呈梳形，具有减水率较高、坍落度经时变化小、与不同种类的水泥都有较好的适应性等特点。

减水剂是一种重要的混凝土外加剂，是新型建材支柱产业的重要产品之一。减水剂不但大大提高了高强混凝土的力学性能，而且提供了简便易行的施工工艺。依托于减水剂的发展和应用，各种混凝土材料和和现代化的施工技术得到了迅速发展。

随着建筑行业的高速发展，传统结构的聚羧酸减水剂也逐渐暴露出一系列的不足，主要表现为：（1）新拌混凝土要求减水剂具有更高的减水率，而梳形聚羧酸系减水剂逐渐不能满足其要求；（2）梳形聚羧酸减水剂对粘土较敏感，其抗泥性较差。

专利CN103012693A（公开日2013.04.03）报道了一种聚羧酸高效减水剂的制备方法。该方法以丙烯酸自由基聚合反应制备减水剂。该发明仍然属于传统的梳形结构聚羧酸产物，在结构层面上并不具备星形结构聚合物的一些独特优势，无法从本质上实现聚羧酸系列分散剂结构上的飞跃和突破。

专利CN102887979A（公开日2013.01.23）报道了一种星形聚羧酸减水剂的制备方法。该方法通过酯化反应先制备星形可聚合活性端，再与不饱和单体通过自由基聚合反应制备产物。该方法虽然具有制备方法简单易控、成本低、无污染等特点，但是得到的聚羧酸减水剂分子结构并不明确，无法从根本上揭示聚羧酸减水剂的分子结构与其性能的关系。

专利CN106146859A（公开日2016.11.23）报道了一种四臂高效减水剂及其制备方法。该方法采用三步原子转移自由基聚合反应步骤逐级聚合得到四臂结构的AB型双嵌段共聚物。因ATRP聚合所用的引发体系对极性单体敏感，所以丙烯酸类单体不能用于ATRP聚合。而专利中的合成路线是利用丙烯酸叔丁酯进行ATRP聚合，然后水解得到含羧基的聚羧酸超塑化剂，这在一定程度上增加了工艺成本。

专利CN105669912A（公开日2016.06.15）报道了一种制备星型聚羧酸系减水剂的方法。该方法采用将含多醇羟基的有机分子与含羧基的链转移剂在催化剂作用下，酯化反应得到星型RAFT链转移剂；然后将星型RAFT链转移剂、不饱和酸类小单体、不饱和大单体和引发剂得到一种星型聚羧酸减水剂。该方法通过酯化反应制备星型RAFT链转移剂，酯化反应属于可逆反应，一般情况下反应进行不彻底，且有副产物水的生成，破坏反应体系。

RAFT聚合是近年来发现的新的聚合方法，其与ATRP聚合一样制备的都是结构明确的嵌段聚合物，但其引发体系对极性单体不敏感，可引发极性单体的聚合。并且由于可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)分子结构的可设计性强，通过不同功能结构单元的优化组合控制主链聚合度、侧链长度、官能团种类可以实现聚羧酸系减水剂的高性能化，制备得到具有高性能的聚羧酸减水剂，以解决现场施工问题。本发明对星型链转移剂的制备方法进行改进，链转移剂合成方法简单高效，不存在可逆反应，产率高，降低了减水剂的制备成本。并且我们设计合成的四臂结构的聚羧酸减水剂具有更高能效的空间位阻效应，该聚合物不仅具有传统梳形聚合物的各种性能，同时还具有星型聚合物的各种特殊性质，具有很大的应用潜力。

发明内容