[发明专利]采用一步法制备的高性能聚羧酸减水剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种减水剂及制备该剂的方法，具体地说是一种聚羧酸水泥分散剂及其制备方法。

背景技术

混凝土是世界上用量最大、应用最广泛的建筑材料。随着建筑物向高层化和地下空间深层化发展，对现代混凝土技术的要求越来越高。具有高减水率、低坍损、高强、超高强特点的高性能混凝土是混凝土发展的方向。作为混凝土第五组分的减水剂为了适应混凝土技术的发展，要求具有更高的性能。

传统的萘磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物等高效减水剂由于坍落度变化大，生产工艺污染环境，不能满足混凝土施工和可持续发展的要求。国外从20世纪80年代开始研制第三代聚羧酸减水剂，至20世纪90年代中期投入工业化生产。聚羧酸减水剂由于减水率高、保坍性好、后期强度增长大，适宜配置高强、超高强混凝土、高流动性及自密实混凝土，得到了工程界的一致推崇。

聚羧酸减水剂合成工艺主要包括以甲氧基聚乙二醇为原料酯化合成酯类大单体的两步法合成减水剂工艺和以不饱和醚为原料直接一步法合成减水剂的工艺。由于工业化生产中，一步法合成工艺能耗少，操作简单，因此更受厂家和研究者的青睐。

特开昭56-81320号公报中提出了采用聚乙二醇单烯丙醚和(甲基)丙烯酸系单体制备的共聚物，但这种共聚物作为水泥分散剂，减水性能并不充分。

特开昭57-118058号公报、特开平8-283350号公报和特开平9-142905号公报中提出了在特定配比条件下，采用聚乙二醇单烯丙基醚和马来酸系单体合成水泥分散剂。但这种水泥分散剂，由于存在聚乙二醇单烯丙基醚和马来酸系单体的共聚性低的问题，在高减水率领域，仍不能满足分散性能的要求。

申请公开专利号CA200410066772.1和CA200510024894.9中也提出了采用这两种原料一步法合成减水剂的工艺。但是该工艺制备的减水剂分散性不高，分散性保持性能很差。但该工艺的能耗很小。

特开平10-194808号公报中提出了以聚丙二醇聚乙二醇单(甲基)烯丙醚类和不饱和羧酸系单体合成的共聚物组成的水泥分散剂。但因为疏水性很高的聚丙二醇链占据的比率很高，分散性能很低，使用时必须大量添加，不能满足高减水率的要求。

当前一步法合成聚羧酸减水剂工艺的现状是，相比与两步法的工艺，这种工艺虽然由于生产周期短，温度低，大幅度降低了生产能耗，但仍不能满足低掺量条件下高减水率的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用一步法制备的高性能聚羧酸减水剂，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明的研究者认为，无论是聚乙二醇烯丙基醚类还是聚丙二醇聚乙二醇单(甲基)烯丙醚类，或是聚乙二醇甲代烯丙基醚类，分子链末端都有羟基。过多的羟基对减水剂的减水性能有影响。以甲基或丁基等取代氢，即甲氧基或丁氧基等封端的不饱和聚乙二醇醚类更适用于一步法合成减水剂工艺中。

本发明的一步法制备的高性能聚羧酸减水剂，其结构通式如下：

其中，R¹O表示2～18个碳的氧亚烷基中的一种以上，并且氧亚乙基占总氧亚烷基物质的重量的90～100％；

n是氧亚烷基的平均加成摩尔数，n＝1～300

R²、R³、R⁴分别表示氢或甲基，M表示氢原子、一价金属原子、二价金属原子、铵基或有机铵基；

R是氢、甲基或乙基；

Y表示1～4个碳基；

a是单体B在该聚合物中的重复单元数；a＝1～1000；

b是单体A该聚合物中的重复单元数；b＝1～1000；

本发明的高性能聚羧酸减水剂，采用凝胶色谱方法检测分子量，重均分子量为10000～100000；

本发明的高性能聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：

在惰性气氛中，将单体A和单体B在水中，引发剂的引发下反应，然后采用氢氧化钠调节反应产物的pH为4.5～7.0，即可获得目标产物；

反应原料的重量份数如下：

单体A 150～1000份，单体B 10～100份，水100～500份，引发剂0.1～20份；

所说的单体A的通式如(2)所示：

XO(R¹O)_nY    (2)

其中：X表示2-4个碳的链烯基；