[发明专利]一种梳形共聚物水泥分散剂

说明书

技术领域

本发明属建筑材料中混凝土外加剂技术领域，具体涉及到一种梳形共聚物水泥分散剂。

背景技术

水泥生产不仅消耗大量的资源和能源，而且排放大量的CO₂等有害气体。同时，随着社会经济的发展，矿渣、粉煤灰和煤矸石等业固体废弃物的排放量与日惧增，不仅占用土地，污染环境，也造成了能源和资源的巨大浪费。降低水泥用量、最大限度地利用工业废渣、延长混凝土构筑物的服役寿命，不仅能有效减少环境污染，而且能节省土地、能源和资源，有利于可持续战略的实施。

开发应用高性能外加剂是降低水泥用量、最大限度地利用工业废渣和延长混凝土构筑物的服役寿命最有效、最经济的途径。传统萘系、三聚氰胺系等缩聚型外加剂存在减水率低、保坍性能差、增大收缩等问题，而且受到分子结构和作用机理的制约，自身大幅改性的可能性极小；同时，生产过程中有三废排出，不利于环保。新型的羧酸类接枝共聚物超塑化剂由于具有分散性好、坍落度保持能力强、分子结构可变因素多而成为了世界性的研究热点。随着我国核电、水利、桥梁、隧道等大型基础设施的兴起，尤其是国家铁路客运专线网工程的规划实施，对聚羧酸系高性能外加剂的市场需求持续增长。根据专利报道羧酸系梳形共聚物根据其主链结构的不同可以分为两大类：即I类以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链，接枝不同侧链长度的聚醚；II类以马来酸酐为主链接枝不同侧链长度的聚醚。其中I类又可分为：(1)主链上带有羧酸基团聚醚(PEO)侧链以酯键和主链相连；(2)主链上带有基，而聚醚(PEO)侧链以酰亚胺键形式和主链相连；(3)主链上带有基团外，还带有磺酸根基团，而聚醚(PEO)侧链仍以酯键形式和主链相连。II类分为：马来酸酐和烯丙醇醚或乙稀基聚醚的共聚物、苯乙烯和马来酸酐共聚物与聚乙二醇单甲醚的接枝物。这些聚羧酸外加剂共同的结构特征是：主链上都含有羧酸基吸附基团侧链上链接有聚醚(PEO)侧链提供空间位阻，从而赋予聚羧酸外加剂优异的分散性能。

虽然新型聚羧酸外加剂优异的分散性能和良好的坍落度保持能力已被业界广泛认可，但仍然存在对水泥矿物组成(主要是C₃A和碱含量)、水泥细度、石膏形态和掺量、外加剂添加量和添加方法、配合比、用水量以及混凝土拌合工艺和环境温度具有极高的敏感度(R.Magarotto，F.Moratti，N.Zeminian.Influence of sulfates content in cement on the performances ofsuperplasticizers[A].In：V.M.Malhotra ed.8^th CANMET/ACI International ConferenceSuperplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete[C].USA：American ConcreteInstitute，SP-239，2006：215-230)，严重影响了现有产品在工程中的广泛应用。特别是我国水泥种类繁多，集料质量地区差异很大，难以保证新拌混凝土的质量。显然未来混凝土化学外加剂将受到内部建筑工业及外部资源等多方面的限制，要想解决这些问题，必须开发出适应性更强的外加剂。很多研究表明碱性硫酸盐含量对外加剂在水泥颗粒表面的吸附具有显著的影响，是影响混凝土外加剂相容性最为关键的因素。K.Yamada等(K.Yamada，S.Ogama，S.Hanehara.Controlling of the adsorption and dispersing force of polycarboxylate-typesuperplasticizer by sulfate ion concentration in aqueous phase[J].Cem.Concr.Res.，2001，(31)：375-383)研究认为硫酸根离子和聚羧酸外加剂对水泥的吸附具有不可逆转的竞争吸附，硫酸盐的含量提高可显著降低聚羧酸减水剂的流动性和分散性能。

发明内容

本发明提供了一种梳形共聚物水泥分散剂，具有掺量低、适应性强的优点。

申请人研究发现，聚羧酸外加剂由于主链上含有的吸附基团基本上都是羧酸基其吸附性能受到水泥浆体中离子种类和含量尤其是硫酸根离子的影响很大。

申请人发现，在接枝共聚物主链中引入磺酸基团，以磺酸基团为吸附基团，可以降低接枝共聚物吸附特性对水泥浆体中离子种类和含量的敏感性，尤其是对硫酸根离子的敏感性，从而提高接枝共聚物分散剂在建筑工程中适应性。