[发明专利]一种星型拓扑结构补强型聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种星型拓扑结构补强型聚羧酸减水剂，以环糊精丙烯酸酯为核心，以丙烯酸、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯和甲基丙烯磺酸钠为单体，通过聚合反应得到；环糊精内部空腔内还包覆有补强组分。环糊精丙烯酸酯中的环糊精为β‑或γ‑环糊精，补强组分为三乙醇胺、三异丙醇胺、聚乙二醇硬脂酸钠中至少一种，环糊精丙烯酸酯、丙烯酸、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、甲基丙烯磺酸钠的摩尔比为0.5:4～5.5:6～7.8:2～3.4。通过先制备成环糊精丙烯酸酯的聚羧酸减水剂，然后透析去除未反应的原料，再完成补强组分包覆，最后冷冻真空干燥成成品。本减水剂利用环糊精的极性作用将补强组分包覆在空腔内，使用时随温度升高极性减弱使补强组分逐渐释放出，达到补强目的。

技术领域

本发明属于混凝土聚羧酸减水剂技术领域，特别是一种星型拓扑结构补强型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

星型减水剂是一种以多官能团有机物为核，以聚羧酸线性大分子为臂的一类星型聚合物，这类聚合物兼具星型大分子的性质和线性聚合物分子的性质。由于亲水端基和高支化结构的存在，星型聚合物与线性聚合物相比具有很好的溶解性；星型聚合物的分子内含有大量的短支链，分子间缠绕少，分子间作用力小，其特性粘度远小于线性分子；星型聚合物具有三维球状结构，且分子间无缠绕，因此空间体积较同分子量的线性聚合物更大，具有更强的空间位阻作用，因此星型结构减水剂有较高的适应性和水泥分散性。

α、β、γ-环糊精(α、β、γ-CD)分别含有6、7和8个吡喃糖单元，分子结构略呈中空的锥筒形，锥筒腔外存在大量羟基而显亲水性，锥筒腔内呈疏水性，α-环糊精的空间直径为0.5～0.65nm、β-环糊精的空间直径为0.65～0.8nm，γ-环糊精的空间直径为0.85～1nm，具有显著的空间位阻效应。环糊精作为功能性基团引入环糊精为核心的聚羧酸减水剂分子中，可赋予聚羧酸减水剂良好的抗泥性。

目前，在混凝土的成型和水养护过程中，为了保证混凝土在水养护后期的性能，提高混凝土的密实度、坍落度和强度，往往需要添加补强剂。

现有技术中，例如专利CN103333300B、CN106519121B、CN105669912B、CN106519142A均报道了一种星型拓扑结构的聚羧酸减水剂，用星型环糊精、卤代酰卤等原料制备星型引发剂，然后再与不同的有机化合物通过自由基共聚而得。这些专利大多研究的是以环糊精为核心的星型聚羧酸减水剂，所用的卤代酰卤大多位于星型环糊精锥筒状结构的外部，研究的形式和应用领域非常单一，对于环糊精的内腔空间与补强剂的结合利用还缺乏研究。

发明内容

为了制备一种既具有良好的减水性能，又具有为混凝土养护后期提供良好的补强作用的补强型减水剂，本发明提供了一种星型拓扑结构补强型聚羧酸减水剂，具体通过以下技术实现。

一种星型拓扑结构补强型聚羧酸减水剂，是以环糊精丙烯酸酯为核心，以丙烯酸、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯和甲基丙烯磺酸钠为单体，通过聚合反应得到；所述环糊精内部空腔内还通过极性作用包覆有补强组分。

利用丙烯酸、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯和甲基丙烯磺酸钠为单体组成的减水剂组分，发挥良好的减水性能，改善混凝土拌合物的流动性；利用环糊精内部空间的疏水性和极性，能够选择尺寸大小适宜的有机补强组分，并使补强组分通过极性作用被牢牢包覆在环糊精的内部空腔里。随着混凝土在一定的温度下进行初凝、终凝和养护，随着温度升高和时间延长，极性作用逐渐减弱，补强组分逐渐从环糊精的空腔中释放出来，保证混凝土的后期强度。

优选地，所述补强组分为三乙醇胺、三异丙醇胺中至少一种。

优选地，所述环糊精丙烯酸酯中的环糊精为γ-环糊精。

更优选地，所述补强组分为三乙醇胺、三异丙醇胺、聚乙二醇硬脂酸钠中至少一种，所述聚乙二醇硬质酸钠的聚合度为1～3。