[发明专利]梳形接枝共聚物水泥分散剂

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接枝共聚物水泥 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。 根据专利和文献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 乙烯基聚醚的共聚物、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。

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 在使用过程仍然存在极大的不确定性。它的分散性能和流动性损失不但受到水泥矿物组 成与细度（主要是C₃A和碱含量）、石膏形态和掺量、用水量以及混凝土拌合工艺的影响 （R.Magarotto,F.Moratti,N.Zeminian.Influence of sulfates content in cement on the performances of superplasticizers[A].In:V.M.Malhotra ed.8^th CANMET/ACI International Conference Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete[C].USA: American Concrete Institute,SP-239,2006:215-230），而且对环境温度也存在极高的依赖 性：冬季低温出现外加剂掺量增加，后期坍落度增大的现象；夏季高温外加剂掺量降低， 但损失加快，这严重影响了现有产品在工程中的广泛应用（T.Nawa,H.Ichiboji,M. Kinoshita.Influence of temperature on fluidity of cement paste containing superplasticizer with polyethylene oxide graft chains[A].In:V.M.Malhotra ed.6^th CANMET/ACI International Conference Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete[C].USA: American Concrete Institute,2000,SP-195:195-210）。特别是我国南北地区和冬夏季节气温 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 业及外部资源和环境等多方面的限制，要想解决这些问题，必须开发出适应性更强的外 加剂。