[发明专利]一种聚醚类聚羧酸高效减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚醚类聚羧酸高效减水剂及其制备方法，属于建筑材料中 混凝土材料、结构和工程领域。

背景技术

在现代混凝土技术领域里，减水剂是改善混凝土拌和物流变性能的外加剂 之一，己被当作混凝土除水泥、砂、石和水之外的第五组分。减水剂的应用可 有效减少混凝土的水灰比，改善混凝土孔结构和密实程度，提高混凝土的强度 和耐久性，对提高工程质量和使用寿命，降低工程成本，减少环境污染等方面 具有重要意义。

常见的外加剂主要有木质素磺酸盐系、萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐系、 聚羧酸(PC)系等，其中PC代表了高效减水剂的发展方向。聚羧酸高效减水剂具 有低掺量、高减水率、和水泥适应性好、混凝土坍落度损失小的特点，适宜配 制高强甚至超高强混凝土以及高流动性混凝土，是一种安全的绿色环保型高性 能减水剂。德国的Plank按不同的化学结构将羧酸盐聚合物减水剂分成甲基丙烯 酸/烯酸甲酯PCE共聚物、丙烯基醚PCE共聚物、酰胺/酰亚胺型PCE以及两性 型PCE四类。

目前在国内市场上见到聚羧酸系减水剂大部分是第一代聚羧酸高效减水 剂。美国专利US2002/0193547报道了一种以3-巯基丙酸作为链转移剂，过硫酸 铵为引发剂，由甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲氧基聚乙二醇亚胺 的聚羧酸共聚物。中国专利CN101104686A报道了一种以聚氧乙烯醚甲基丙烯 酸酯、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸制备聚羧酸高性能减水剂。以上专利制备工 艺是先通过甲氧基聚乙二醇(MPEG)酯化来获得具有活性的单体大分子，然后 再采用溶液聚合工艺得到酯类聚羧酸产品，在聚合过程中调节单体的种类和单 体间摩尔比，并控制超塑化剂的分子量大小和分布。其中酯化反应往往需要采 用一定毒性的阻聚剂、催化剂以及特殊气味的有机溶剂作为携水剂，工艺复杂， 反应条件不易控制，关键控制点多，成本较高等缺点。

中国专利申请号200510018890.X采用聚乙二醇、丙烯酸、甲基丙烯磺酸 钠为原料，先聚合后酯化法制备聚羧酸高效减水剂。但采用聚乙二醇作为接枝 侧链需要控制其50％的酯化率，而且容易生成双酯，在聚合过程中会产生交联 得到体形聚合物，导致所合成的聚羧酸产品稳定性发生波动，同样需要两步反 应来合成聚羧酸，不利于工业化生产和应用。

而第二代聚羧酸系减水剂——聚醚类聚羧酸高效减水剂，工艺简单，反 应容易控制，成本较低，适合工业化生产和应用。但聚醚类聚羧酸原料选择灵 活性较大，且烯丙基聚氧乙烯醚活性较差，性能优异的产品很少。沈军等人采 用马来酸酐、苯乙烯、过氧化苯甲酰(BPO)以及APEG通过本体聚合反应合 成聚醚减水剂。但该主体聚合方式较难控制，所合成的聚醚类聚羧酸坍落度损 失较大，水泥适应性差。

为了克服上述缺陷，本发明人进行了广泛深入地研究，通过以烯丙基聚氧 乙烯醚为主要大分子单体，从分子设计的水平上对减水剂进行分子设计，采用 水溶液自由基聚合，得到一系列具有梳状分子结构的功能性聚醚类聚羧酸高效 减水剂。

发明内容

本发明的目的在于克服以往减水剂生产工艺复杂、流动性差、成本高、坍 落度经时损失大、与水泥适应性不好、有机溶剂污染等缺点，提供一种工艺简 单、成本低、性能优异的聚醚类高性能聚羧酸减水剂及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚醚类聚羧酸高效减水 剂的组分质量百分比为：

(a)烯丙基聚氧乙烯醚占有总质量的15％～55％；

(b)不饱和酸及其衍生物占有总质量的3％～15％；

(c)链转移剂占有总质量的0％～6％；

(d)引发剂占有总质量的0.01％～0.9％；

(e)其余为水。

所述烯丙基聚氧乙烯醚的平均分子量在1000～2400之间。

所述不饱和酸及其衍生物是选自马来酸酐、马来酸、丙烯酰胺、衣康酸酐、 衣康酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸或甲基丙烯 酸碳原子数为1～3的低级羟酯、丙烯酸或甲基丙烯酸碳原子数为1～4的低级 醇酯中的一种或一种以上(即一种以上为混合液)。

所述丙烯酸或甲基丙烯酸碳原子数为1～3的低级羟酯是选自丙烯酸羟甲 酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、 甲基丙烯酸羟丙酯。