[发明专利]端基官能化制备温度响应型梳状结构聚羧酸的方法

说明书

本发明涉及端基官能化制备温度响应型梳状结构聚羧酸的方法。本发明采用温度响应型单体、不饱和卤代烃、羧酸小单体等原料，通过先自聚合再取代后共聚合的方法制备聚羧酸材料，即以温度响应型单体为反应物，在引发剂和端基官能化剂的作用下自聚合生成端基官能化的温度响应型聚合物链，再与不饱和卤代烃进行取代反应得到温度响应型大单体，最后与羧酸小单体共聚合反应制得主链为聚羧酸、侧链具备温度响应功能的梳状结构聚合物。本发明过程简单便捷、产物分子量可控，成功通过端基官能化的方法实现了温度响应性功能大单体在聚羧酸上的接枝聚合，并对水泥砂浆有优异的抑制收缩和抵抗开裂的效果，具有很好的科学研究价值和经济社会效益。

技术领域

本发明涉及一种水泥混凝土用温度响应型聚羧酸材料的技术领域，特别涉及到一种采用温度响应型单体先自聚合再取代得到端基官能化的温度响应型大单体后与羧酸类小单体共聚合反应合成梳状结构聚羧酸材料的具体制备方法。

背景技术

混凝土作为一种建筑材料，具有抗压能力强、取材方便、耐久性好等特点，但同时也表现出抗拉强度低、脆性大、抗裂能力差等不足。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，使混凝土裂缝成为土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。混凝土开裂主要原因是限制条件下的收缩，而收缩分为塑性收缩、自收缩、干燥收缩、温度收缩及碳化收缩。这些收缩会造成混凝土在没有荷载的情况下开裂。裂缝的出现不仅会影响结构的美观、降低建筑物的抗渗能力、影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀、混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。收缩变形是导致混凝土结构非荷载裂缝产生的关键因素，特别是高强高性能混凝土的应用，使得混凝土开裂的问题变得越来越严重。所以，如何减少混凝土的收缩一直是混凝土行业的难题。

环境响应性多嵌段共聚物在特定环境中的自组装行为具有外部环境的响应性和敏感性，是当今高分子科学和表界面化学研究领域的一个热点。聚合物的自组装是指分子在氢键、静电相互作用、范德华力等弱相互作用力推动下，自发构筑成具有特殊结构和形状的集合体的过程。两亲性多嵌段聚合物同时拥有对水相和油相具有亲合性的链段。在溶液中，两嵌段的协同作用会使聚合物自组装形成具有丰富形态结构的分子聚集体。温度响应型多嵌段聚合物是环境响应性聚合物的重要分支之一，其突出特点是在智能响应过程中呈现出显著的流体力学体积变化，实现亲疏水转换效果，在污水处理、流体减阻、环境净化等方面都有广泛的应用。由于其广阔的应用前景，引起了科研工作者越来越浓厚的研究兴趣，日益成为这一前沿领域中重要的研究对象。

聚合物分子结构设计合成技术的不断发展，为我们合成理想的聚合物分子结构提供了理论基础。温度响应型梳状结构聚合物材料由于其独特的分子结构特征和温度响应特性，能够具有很好的水溶性、润湿性、相变性。因此我们通过分子结构设计法，创新性地将温度响应型单体端基官能化，设计合成温度响应型的梳状结构聚羧酸，可以充分发挥大分子主链锚固和侧链响应的协同作用和各自的优势特点，实现优异的减缩抗裂效果，表现出很好的应用价值。

专利CN102030872A(公开日：2011年04月27日)报道了一种梳形共聚物类减缩剂的制备方法，由单体A(含不饱和双键的醚类大单体)、单体B((甲基)丙烯酸或其盐)、单体C(烷氧基聚醚(甲基)丙烯酸酯)、单体D(马来酸酐单酯或双酯)在引发剂的作用下通过自由基共聚反应聚合而成，反应结束后调节pH值为6.0-8.0。其中单体A：单体B：单体C：单体D的摩尔比为1.0：0.2-1.0：0-1.0：0-1.0。该发明合成工艺反应过程易于控制，不会发生交联等现象，在较低的掺量下便能达到很好的减缩效果，并改变了醇类减缩剂及聚醚类减缩剂降低强度的缺点，28d的抗压强度大于基准混凝土的强度。该发明方法具有步骤简单、可操作性强等优点，但是该发明方法合成大单体部分用的是酯化反应，酯化反应所需温度高，反应时间长，能耗高，对生产设备有很高要求，将会很大程度上影响聚羧酸材料的工业化生产，并且该发明并未将温度响应的特性应用于改善水泥混凝土收缩性能的领域。