[发明专利]核壳结构环境响应型聚合物的制备方法

说明书

本发明涉及一种核壳结构环境响应型聚合物的制备方法。本发明采用疏水性单体、聚乙烯醇、偶氮苯衍生物等为主要反应原料，通过先接枝聚合再交联酯化而后复合组装的方法制备一种光响应型聚合物，即疏水性单体先接枝聚合，再聚乙烯醇在交联剂作用下发生交联后与偶氮苯衍生物酯化得到酯化水凝胶，最后复合组装得到光响应型聚合物。本发明通过聚乙烯醇交联酯化水凝胶包裹聚合物形成核壳结构的方式，成功制备了光响应型聚合物，反应过程便捷可控、简单高效，表现出优异的环境响应和智能转变等功效，满足混凝土材料长寿命高耐久等需求，具有很好的市场前景和应用价值。

技术领域

本发明涉及一种水泥混凝土用光响应聚合物的技术领域，特别涉及到一种采用疏水性单体先接枝聚合再与聚乙烯醇交联的水凝胶复合组装合成环境响应聚合物的具体制备方法。

背景技术

混凝土因其抗压强度高，成本低，易于成型等特点，成为目前用量最大的一种建筑材料，广泛应用于铁路、港口、公路、桥梁等基础设施和结构工程中。然而混凝土材料自身存在脆性大、体积稳定性差等不足，收缩和裂缝的产生在所难免。混凝土收缩是指混凝土在凝结和硬化过程中体积减小的现象，包括化学收缩、塑性收缩、自收缩、温度收缩、干燥收缩和碳化收缩等，其中以干燥收缩和自收缩对混凝土性能的影响最为显著。混凝土在干燥收缩过程中，混凝土的空隙、粗孔、毛细孔及凝胶孔中的水分逐渐散失，毛细孔的收缩应力不断增大诱导体积收缩和宏观裂缝的产生。这不仅会影响到建筑物的外观形象，并且对建筑结构的安全性和耐久性均有不利影响，成为降低建筑物服役寿命的根本原因。

环境响应型聚合物在特定环境中具有对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。利用分子结构设计，可以有效地针对不同结构形态的大分子进行修饰与剪裁，使得聚合物同时拥有多重官能团与功能效果，这也成为目前设计合成环境响应型聚合物的重要手段。环境响应型聚合物是智能功能性聚合物的重要分支之一，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。

水凝胶聚合物以独特的三维网络立体结构和亲水性化学性质使其成为改性合成环境响应聚合物的潜在材料。因此，将设计改性的具有环境响应特性的水凝胶聚合物包裹功能物质形成具有“核壳结构”形态的复合材料，能够实现多重官能化特征和功能特性。将其应用于混凝土材料中，通过外界环境响应智能调控对混凝土的作用效果，从而提高混凝土的性能，丰富了水凝胶聚合物的功能化改性及应用范围，具有显著的发展潜力和应用前景。

专利CN104030596B(公开日：2015年6月17日)报道了一种绿色环保无污染的无碱抗裂混凝土聚合物，包括35％-66％粉煤灰，8％-18％聚丙烯短纤维，2％-18％聚乙二醇，3％-17％甲基丙烯酸，2％-15％甲酸钙，3％-16％新戊二醇，0.2％-0.8％十二烷基苯磺酸钠。该发明投料方式简单，生产条件易控，生产的低碱低掺量的无碱抗裂混凝土聚合物能够有效减少混凝土收缩、抑制非荷载裂缝、提高混凝土耐久性，具有较好的社会效益和经济效益。但是该发明制备的聚合物只是简单的物理共混，未能通过分子结构设计实现聚合物功能化，并且没有体现“环境响应”理念，无法在特定环境中自发智能控制减缩抗裂效果。

专利CN102030872A(公开日：2011年04月27日)报道了一种混凝土用梳形聚合物的制备方法，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。该发明反应过程易于控制，在较低的掺量下掺入混凝土中便可达到良好的减缩效果，且改变了传统减缩组分导致强度降低的缺点。但是该发明的合成过程仍然属于传统混凝土外加剂合成技术，并未通过设计合成环境响应聚合物以及改性水凝胶复合的方式实现混凝土体积稳定性和耐久性的提升。