[发明专利]一种改性多元醇丙烯酸酯、减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种改性多元醇丙烯酸酯、减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法，其中改性多元醇丙烯酸酯通过多元醇丙烯酸酯在氧化石墨烯、硅烷偶联剂的改性作用下制得；多元醇丙烯酸酯选自一缩二丙二醇二丙烯酸酯、一缩二丙二醇单丙烯酸酯及其混合物。本发明提供的改性多元醇丙烯酸酯，通过氧化石墨烯和硅烷偶联剂对多元醇丙烯酸酯改性后，克服多元醇丙烯酸酯入水易分层的问题，大大提高其水溶性，提高了一缩二丙二醇二丙烯酸酯和一缩二丙二醇单丙烯酸酯的溶液自由基聚合反应效率。本发明提供的减缩型聚羧酸减水剂，包含改性多元醇丙烯酸酯和聚醚大单体，提高减缩功能单体的水溶性和反应性，从而提升产品的减缩性能。

技术领域

本发明涉及建筑外加剂技术领域，特别涉及一种改性多元醇丙烯酸酯、减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

减缩型聚羧酸减水剂(SRPCA)是指既具有较高的减水率，同时又具有减少硬化混凝土干燥收缩的效果，这种多功能聚羧酸系减水剂已成国外加剂研究的又一热点。

近年来关于减缩型聚羧酸减水剂的研究主要有三种：一种是具有一定减水功能的丙烯酸类减缩剂，仍属于减缩剂领域，缺点是减水剂率太小，难于满足高性能减水剂的要求，且掺量太大。第二种是掺入后混凝土或砂浆收缩量相对较小的聚羧酸减水剂，由于没有从分子结构上引入减缩基团，该减水剂的分子结构与普通聚羧酸减水剂的分子结构相似，降低收缩的量也有限。第三种是具有较好减缩功能的聚羧酸减水剂，该减水剂从分子结构引入了减缩基团，所以在具有高减水率的同时具有很好的减缩功能，缺点是混凝土的稳定性不好。

如公告号为CN106084147A，公开日为2016年11月9日，名称为《一种具有减水性能的减缩剂的制备方法》公开了将一缩二丙二醇单甲醚与马来酸酐在催化剂作用下发生酯化反应，然后在氧化还原体系下，与不饱和双键的聚氧乙烯醚单体、不饱和羧酸、以及甲基丙烯酸三氟乙酯，在水溶液中进行共聚得到聚羧酸减水剂，使得混凝土具有优异的流动性、良好的早期强度，较低的减缩率、良好的抗冻融性。

但是上述制备方法制得的减缩剂存在的问题为一缩二丙二醇单甲醚与马来酸酐酯化产物水溶性差，难以参与水溶液自由基聚合反应，得到的聚羧酸减水剂结构中减缩功能基团有限，产品减缩性能不佳。因此，如何提高减缩功能单体的反应性，使得聚羧酸减水剂结构中具有更多的减缩功能基团，从而提升减缩型聚羧酸减水剂的减缩性能是目前通过合成方法制备减缩型聚羧酸减水剂面临的主要问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的目前减缩功能单体的水溶性较差，难以参与水溶液自由基聚合反应，得到的聚羧酸减水剂结构中减缩功能基团有限，导致产品减缩性能不佳的问题，本发明提供一种改性多元醇丙烯酸酯，其中，通过多元醇丙烯酸酯在氧化石墨烯、硅烷偶联剂的改性作用下制得；

所述多元醇丙烯酸酯选自一缩二丙二醇二丙烯酸酯、一缩二丙二醇单丙烯酸酯及其混合物。

进一步地，所述多元醇丙烯酸酯通过丙烯酸与一缩二丙二醇在阻聚剂和催化剂作用下进行酯化反应制得。

进一步地，所述硅烷偶联剂为γ－氨丙基三乙氧基硅烷。

进一步地，所述丙烯酸和一缩二丙二醇的摩尔比为1～2.2：1。

进一步地，所述阻聚剂占反应底物总重量的0.18％～0.5％；所述催化剂占反应底物总重量的1.0％～3.0％。

进一步地，所述阻聚剂为对苯二酚和噻吩嗪的混合物，质量比为5：1～2。

进一步地，所述催化剂为对甲苯磺酸。

进一步地，所述酯化反应的温度为115～125℃，优选地，反应时间为5～7h。

进一步地，所述多元醇丙烯酸酯、氧化石墨烯与硅烷偶联剂的重量比为(80～120)：(7～12)：(1～5)，优选地，所述多元醇丙烯酸酯、氧化石墨烯与硅烷偶联剂的重量比为100：10：3。