[发明专利]一种对温度具有高适应性的聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种对温度具有高适应性的聚羧酸减水剂及其制备方法。本发明所述聚羧酸减水剂通过在聚羧酸减水剂的合成过程中引入一种具有温敏性侧链的不饱和大单体D，其含有不饱和双键，可以通过自由基聚合结合到聚羧酸主链上，另一方面其含有温敏性侧链制得。本发明制得的聚羧酸减水剂的吸附基团密度可随环境温度的变化而自动调节，进而在不同的环境温度下体现出接近的分散及分散保持能力，体现出对不同环境温度的高适应性，在掺量不变的情况下可以在较大的温度区间范围内使用，有利于聚羧酸减水剂在不同气候地区的进一步推广应用。

技术领域

本发明涉及一种吸附基团密度可随环境温度的变化而自动调节，进而在不同的环境温度下体现出接近的分散及分散保持能力的聚羧酸减水剂及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

聚羧酸减水剂由于具有较高的减水能力和优异的保坍性能，生产过程绿色环保，已经逐渐取代第二代高效减水剂成为市场的主流，但是随着应用范围的进一步扩大，也出现一系列的问题，其中的突出问题是对温度的不适应。具体表现在聚羧酸减水剂的分散及分散保持能力受到环境温度很大的影响，当环境温度较高时，初始分散能力过强，而分散保持能力很差，新拌混凝土的施工性能难以保证；而当环境温度较低时，初始往往很难体现出分散性，需要提高掺量，但后期会造成流动性过剩，造成混凝土离析泌水，影响硬化后混凝土的强度和耐久性。

我国地域辽阔，气候差异极大，对外加剂厂商来说，针对不同的环境温度需要准备多种配方，这无疑对生产供货提出了更高的要求，此外，有些地区昼夜温差极大，在这些地区，试图针对不同温度采用不同的外加剂配方也是不现实的。

造成这一切的根本原因在于聚羧酸减水剂的吸附动力学与温度有较明显的相关性。聚羧酸减水剂为以羧基为吸附基团，以聚氧乙烯为侧链的梳型聚合物，其必须先通过羧基与水泥粒子表面的电荷作用，吸附到水泥粒子表面，然后通过侧链的空间互斥作用起到分散效果。可见，有效的吸附是聚羧酸减水剂表现出分散能力的前提，而聚羧酸减水剂的吸附行为受环境温度的影响非常大：高温下聚羧酸吸附非常快，因此初始分散能力强，但由于初始吸附太多，后期补充的吸附少，分散保持能力弱，低温下吸附慢，因而需要加大用量才能保证初始分散性，但后期持续吸附多，造成后期分散能力过剩，混凝土屈服应力太低，造成泌水离析。

中国专利CN108752537A在减水剂合成过程中引入少量由富马酸和聚乙烯亚胺酰化制备得到的具有较大立体空间结构的刚性功能单体助剂进行接枝共聚，从而优化聚羧酸分子的主侧链分布，不仅可以增加减水剂的空间位阻效应，提高减水率，同时，该功能单体结构稳定，对环境温度变化不敏感，掺量不变的情况下可以在较大的温度区间范围内使用。

发明内容

为了解决传统的聚羧酸减水剂对温度敏感的问题，本发明通过控制聚羧酸自身电荷密度对吸附的影响方向与外界环境温度的影响方向相反，达到两者的影响效果部分抵消，从而使得本发明的聚羧酸减水剂体现出对温度的高适应性。

现有聚羧酸减水剂对环境温度不适应的原因主要源于吸附行为受到环境温度的很大影响，吸附行为主要受到环境温度这个外界因素和聚羧酸自身电荷密度内在因素两个方面的影响。

基于上述思路，本发明在聚羧酸减水剂的合成过程中引入一种具有温敏性侧链的不饱和大单体，其含有不饱和双键，可以通过自由基聚合结合到聚羧酸主链上，另一方面其含有温敏性侧链，可以使得合成的聚羧酸减水剂具有一定的温度敏感性在温度升高时，聚羧酸的分子主链更加蜷缩，从而使得露出的吸附基团数目降低，吸附自然变得更慢，在温度降低时，聚羧酸的主链又重新回到更加伸展的状态，露出的吸附基团数目升高，吸附自然变得更快。这使得本聚羧酸减水剂可以随着温度的高低变化，自动改变吸附基团的密度，吸附行为在不同温度下基本保持一致，从而提高了对温度的适应性。

为了实现上述目的，本发明首先提供了一种具有温敏性的不饱和大单体D的制备方法，包括将一定分子量的聚乙二醇A与内酯或内酰胺单体B进行逐步加成聚合反应，得到中间产物C；将中间产物C和马来酸酐反应，得到末端含有双键同时具有温敏侧链的单体D；