[发明专利]一种高抗泥高保坍聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高抗泥高保坍聚羧酸减水剂及其制备方法。这种高抗泥高保坍聚羧酸减水剂是按照包括下述步骤的方法制备得到的：（1）制备抗泥交联剂。（2）聚合反应。本发明通过制备具有季铵盐结构的抗泥交联剂再进一步聚合得到一种具有微交联结构的高抗泥高保坍聚羧酸减水剂，这种带有季铵盐的微交联结构可以有效改善减水剂分子的分散性能，并且可以增大空间位阻减少在减水剂分子在黏土结构中的插层作用，增强减水剂的抗泥性能从而提高减水剂对于不同砂石骨料的适应性。且合成的抗泥交联剂结构中的酯基在水泥浆体中会逐渐水解，一方面使减水剂链中的羧基增加，提升其保坍性能，另一方面释放出的小分子羟基季铵盐分子是较好的抗泥牺牲剂分子，可以进一步提高减水剂的抗泥效果，在较长时间内起到抗泥效果。该减水剂也可以作为机制砂混凝土中的调节剂使用。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种高抗泥高保坍聚羧酸减水剂及其制备方法，产品可用于高含泥或劣质机制砂骨料混凝土的施工。

背景技术

随着当今社会的不断发展，城市建筑、交通、水利等方面的建设突飞猛进，作为最重要的建筑工程材料之一，高性能混凝土的制备技术也在不断发展。化学外加剂是高性能混凝土的性能的重要保证之一，其中减水剂是外加剂中应用最广泛、使用量最大的组分。在其中聚羧酸减水剂由于其掺量低、减水率高、保坍性能好、收缩率低、改性潜力大等优点，已经广泛应用于混凝土中，取代了传统的木质素磺酸盐及萘系减水剂成为目前减水剂市场主要产品。

传统的聚羧酸减水剂为梳状的带有长支链的线性聚合物，带有大量羧酸基团和聚醚长支链，可以吸附在水泥颗粒表面通过静电斥力和空间位阻作用将水泥颗粒分散开，避免团聚，从而有效地增加混凝土的流动性能。不过由于其本身的梳型结构，聚羧酸减水剂很容易与混凝土原材料中的黏土杂质发生作用，这主要是因为这些黏土杂质是粒度极小、具有较大比表面积且具备多层状结构的铝硅酸盐矿物，这些矿物对于拌合水及聚羧酸减水剂的长支链结构具有较强的吸附和插层作用。因此，常规聚羧酸减水剂对于骨料中的含泥量非常敏感，随着含泥量的增加，聚羧酸减水剂的分散性能和流动性保持性能都明显降低，导致混凝土的工作性能大幅下降。而如今我国天然砂资源日益枯竭，机制砂骨料已逐渐替代天然砂成为主要的建设用砂来源。由于不同地区和企业的生产工艺不同，机制砂骨料的质量波动较大，且往往附带有含粉、含泥量高等问题，影响了相关混凝土的工作性能和和易性能。

目前有研究表明，一些特殊官能团可以优先于羧基与泥土结合，从而减少黏土矿物对聚羧酸减水剂的影响。专利CN109776742A公开了一种由聚醚大单体、不饱和磷酸酯单体、不饱和羧酸酯单体、甲基丙烯缩水甘油酯为原料通过聚合制备的含磷酸酯抗泥型聚羧酸减水剂，可以有效地提升在高含泥量混凝土中的分散性能。专利CN104961377B公开了一种引入含有大量阴离子的牺牲剂，如聚丙烯酸钾水溶液或聚丙烯酸-甲基丙烯磺酸钠，的聚羧酸减水剂制备方法，可以提高聚羧酸减水剂对高含泥量砂石的适应性。

现有技术制备出的抗泥型减水剂用于解决含泥量高问题的效果与机理均不尽如人意，且常伴随着成本增加、使用困难、效果不稳定的问题，难以大规模的生产应用。且当减水剂分子与抗泥剂分子复配使用时，通常需要先加抗泥剂后加减水剂来防止在未搅拌均匀的情况下黏土对于减水剂分子的损耗，这增加了工程时间与步骤，降低了减水效率。因此研究出具有较高适应性的抗泥聚羧酸减水剂，对于整个行业具有比较重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种高抗泥高保坍聚羧酸减水剂及其制备方法。

本发明所述的一种高抗泥高保坍聚羧酸减水剂是由聚醚大单体，不饱和羧酸、不饱和羧酸酯和抗泥交联剂合成的具有微交联结构的聚合物，其中抗泥交联剂是由羟基叔胺、不饱和酸酐和氯代烃经过酯化及季铵化反应得到的多官能度季铵盐类单体中的至少一种。

该高抗泥高保坍聚羧酸减水剂中所述聚醚大单体：不饱和羧酸：不饱和羧酸酯：抗泥交联剂的摩尔比为1：（1~5）：（0.5~6）：（0.03~0.3）。