[发明专利]一种聚羧酸聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明属于建筑材料制备技术领域，具体涉及一种聚羧酸聚合物及其制备方法和应用。该方法包括(1)在熔化后的不饱和聚醚中加入阻聚剂和部分不饱和羧酸，形成混合溶液A；(2)将酯化单体和剩余不饱和羧酸配制成混合溶液B；(3)将混合溶液B加入到混合溶液A中，在引发剂的作用下本体聚合得到聚羧酸聚合物；步骤(3)，反应前期通入惰性气体，反应中期通入氧气，反应后期通入惰性气体。该方法在制备聚羧酸聚合物时可以较好的控制反应体系的黏度，提高反应速率，整个反应过程较为平稳，得到的聚合物的分子量窄，有效含量增加，将该聚羧酸聚合物用作水泥助磨剂可以使助磨剂具有较好的助磨效果、减水率和早强性能，在使用过程中无需加入溶剂。

技术领域

本发明属于建筑材料制备技术领域，具体涉及一种聚羧酸聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

我国是世界上生产和消费水泥的大国，水泥产量占世界水泥总产量的50%以上。水泥助磨剂在水泥粉磨过程中，可吸附在水泥颗粒表面，降低水泥的表面能，克服水泥间的吸引力，减少粉碎阻力，防止包球、糊磨，同时还可以提高水泥的流动性，改善粉磨过程，提高粉磨效率，降低磨机的功耗。作为一种化学添加剂，助磨剂能改善水泥颗粒分布并激发水化动力，从而提高水泥早期强度和后期强度，水泥助磨剂为水泥企业带来了显著的经济效益和社会效益。

随着助磨剂研究的深入，现有技术中对助磨剂的性能要求不只局限于助磨性，在满足助磨性能要求的基础上，还要求助磨剂可以兼具其它功能，如改善水泥性能，提高混合材掺量等。应用较广泛的助磨剂均采用工业级别的醇类、醇胺类、聚合有机盐和无机盐作为配方的主要成分，但是这类助磨剂成本较高，不利于推广应用，同时这类助磨剂还存在性能不稳定、普适性不高等问题。

聚羧酸盐共聚物是一种表面活性剂，其分子结构为梳型结构，主链中含有羧酸基团、磺酸基团、酰胺基团等极性基团，能吸附在水泥颗粒表面，侧链中含有聚氧乙烯基链段，可以帮助水泥颗粒在磨机中分散，提高粉体流动性。聚羧酸水泥助磨剂利用其表面分散活性以及各种功能基团的协同作用起到提高水泥粉磨分散和水化诱导作用，其局用性能稳定，与水泥的相容性好，与传统的助磨剂相比，掺量低，粉磨效率高，水泥早、后期强度都得到提高，更符合社会需求，成为现代助磨剂研究的主流方向。

本体聚合反应得到的产物一般纯净无水，为聚羧酸系助磨剂后期粉体化生产提供了基础，而粉体化不仅为产品远距离运输带来便捷，而且为降低成本提供了可能。本体聚合法合成聚羧酸系助磨剂是在无溶剂的条件下，采用高温加热的方式将聚合单体熔融，并在引发剂的作用下聚合，制备得到性能优异的聚羧酸系助磨剂的一种方法，本体聚合反应引发速率快、引发能力强，可大幅提高单体转化率，提高有效分子含量，但是本体聚合的反应温度一般在60℃以上，随着反应温度的升高，反应体系浓度增加，活性共聚单体的分散均匀性变差，易产生自聚和局部暴聚等副反应，使聚合物分子量分布变宽，转化率降低，得到的助磨剂中的有效分子含量下降，致使其助磨效果、减水率和早期性能严重下降。本领域技术人员多采用加入溶剂的方法来解决该问题，这样致使工艺又回到了水溶液聚合，而非本体聚合，如何解决上述问题成为本体聚合制备聚羧酸聚合物面临的一个重要技术难题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中本体聚合制备聚羧酸系助磨剂时，体系粘度高、转化率低导致助磨剂助磨性能降低等缺陷，从而提供了一种聚羧酸聚合物及其制备方法和应用。

为此，本发明提供了以下技术方案。

本发明提供了一种聚羧酸聚合物的制备方法，包括以下步骤，

（1）在熔化后的不饱和聚醚中加入阻聚剂和部分不饱和羧酸，形成混合溶液A；

（2）将酯化单体和剩余不饱和羧酸配制成混合溶液B；

（3）将混合溶液B加入到混合溶液A中，在引发剂的作用下本体聚合得到聚羧酸聚合物；

其中，所述步骤（1）中的不饱和羧酸的用量为不饱和羧酸总用量的25-34wt%；