[发明专利]一种高适应性降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高适应性降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法和应用，其组成为30‑50 wt%的聚合物和水组成，所述聚合物主链含有疏水性苯环和亲水性胺，具有较强的刚性且在水溶液中溶解性好，并富含羧基/膦酸基两种吸附基团。本发明所述高适应性降粘型聚羧酸减水剂具有优异的减水和保坍性能，适用于一般的建筑工程和商品混凝土项目。并且与常规聚羧酸减水剂相比，本发明所述高适应性降粘型聚羧酸减水剂对混凝土材料适应性强，还能有效降低高强混凝土（C50~C100）的粘度，在高端减水剂市场有着光明的应用前景。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体地说是一种高适应性降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法和应用。

技术背景

聚羧酸减水剂是目前研究和应用最为广泛的一种混凝土外加剂，在混凝土和易性不变的情况下，掺入聚羧酸减水剂可以有效节约水泥用量、减少用水量、提高混凝土强度。从分子结构上讲，聚羧酸是一种梳形聚合物，它由富含羧酸基团的主链和聚醚侧链组成，主链上的羧酸基团可以定向吸附在带正电的水泥或者水泥水化物的表面，而聚醚侧链在溶液中伸展形成水化层来提供空间排斥力以防止水泥团聚，因此这种结构赋予了聚羧酸强大的分散水泥颗粒的能力。

1981年，日本触媒公司的T.Hirata申请了第一篇关于聚羧酸的专利(JP842022(S59-018338))。从那以后各大学校和企业开始了对聚羧酸的研究，大量关于聚羧酸产品的专利在世界各地被申请。例如，德国BASF公司专利US7855260报道了一种利用高分子量乙烯基聚醚和丙烯酸共聚反应制备的新型聚羧酸减水剂，该产品不仅保坍性能优于常规聚羧酸减水剂，还可以提高混凝土早期强度。瑞士Sika公司专利EP1061089报道了一种利用聚丙烯酸和氨基聚醚通过脱水反应得到的一种含有酰胺基团的新型聚羧酸减水剂，该产品在混凝土应用中不仅具有优异的保坍、增强和抗收缩功能，还可有效防止钢筋锈蚀。

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，聚羧酸产品的广泛应用对现代混凝土技术的发展也做出了卓越的贡献。但是，现有聚羧酸产品仍旧有许多难以满足的技术要求。比较突出的问题有两点，一是聚羧酸减水剂的对混凝土材料的适应性差，因为水泥、砂石等材料具有强烈的地域性，这导致一种聚羧酸产品可能在某地表现优异，但在其它地区性能却大打折扣，这就需要开发一种高适应性聚羧酸产品，能在全国各地普遍应用以降低生产和应用成本；二是工程急需能够显著降低混凝土粘度的聚羧酸产品，随着现代建筑物的高层化、复杂化，高强度混凝土的需求越来越大，而高强混凝土由于其水灰比低、粘度大，导致混凝土的泵送困难，严重影响了施工效率，因此市场急需一种针对高强混凝土的降粘型聚羧酸减水剂。针对这两个难题，已有一些文献和专利报道了一些有用的技术方案。

专利CN 104177557 B公开了一种高适应性聚羧酸减水剂的制备方法，以不饱和羧酸、不饱和磺酸、不饱和膦酸和不饱和聚醚为单体，通过水相中的自由基共聚反应得到了所述减水剂产品，该产品在不同水泥材料中减水率波动小，体现了其较好的水泥适应性。但是该方法引入大量难以进行自由基共聚反应的不饱和磺酸和不饱和膦酸单体，降低了原料的转化率，这使得该产品减水性能远小于一般聚羧酸减水剂，此外不饱和膦酸单体成本高昂，这些原因都导致该产品难以推广应用到实际工程中去。

专利CN 104262550 A公开了一种降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，首先以含不饱和双键的酸酐小单体与二元伯胺反应合成不饱和伯胺，然后再进行季铵化得到季铵盐类不饱和小单体，最后再与不饱和酯单体、不饱和酸单体和不饱和聚酯大单体进行共聚，得到所述减水剂产品。该产品虽然有一定的降粘功能，但是制备季铵盐类单体制备过程繁琐，成本高，难以工业化。

专利CN 105367721B提供了一种降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，在常规不饱和酸和聚醚的聚合体系中，通过引入了支化型聚醚单体和刚性疏水单体来调控聚羧酸的分子构象，使得侧链的空间位阻变大，增加了水化膜厚度，由此赋予了该产品降低混凝土粘度的功能。但该方法需要使用支化型聚醚为单体，成本高昂，且降粘效果有限，产品性价比低。