[发明专利]梳形水泥分散剂的制备方法及梳形水泥分散剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种梳形水泥分散剂的制备方法和梳形水泥分散剂，属混凝土外加剂技术领域。

背景技术

水泥分散剂，又称减水剂，可在不影响混凝土流动性的条件下，减少混凝土的拌和用水量，或在不影响用水量的条件下增大混凝土拌合物的流动性，或二者兼顾，是一种具有减水和增强作用的外加剂。在工程上使用水泥分散剂的主要目的是减少混凝土用水量，降低水灰比，节约水泥用量，并改善其和易性。

用作水泥分散作用的物质有很多种，包括木质素磺酸(盐)、萘磺酸盐/甲醛缩聚物、苯酚/对氨基苯磺酸/甲醛缩聚物、三聚氰胺磺酸盐/甲醛缩聚物、聚羧酸类梳形共聚物等。从结构特点上看，前几种水泥分散剂都只是以磺酸基作为吸附基团，并且缺乏有效的能发挥空间位阻作用的侧链，分子结构比较单一，可调性差，对水泥的分散能力有限，掺量高但减水率低。同时，其所使用的原材料也比较单一，存在较大的局限性。聚羧酸类梳形共聚物原料来源广泛，分子结构多样，可以以磺酸基、羧酸基、磷酸基等作为吸附基团，并拥有丰富可调的亲水侧链发挥着空间位阻作用，极大地提高了对水泥的分散作用，具有掺量低、减水率高、混凝土拌和物的流动性和流动保持性好、增强效果潜力大、低收缩、生产工艺简单等优点，在建筑工程中得到了广泛的应用，推动着混凝土质量向高性能化方向发展。

聚羧酸类梳形共聚物的基本结构特点是憎水性的主链为脂肪族的烷烃类，而亲水性的官能团则是侧链上所连的-SO₃H、-COOH、-H₂PO₃、-OH、-NH₂和聚氧化烯长侧链等。聚羧酸类梳形共聚物发挥分散作用，主要是由于其吸附到水泥颗粒表面后，使得水泥颗粒之间相互产生了静电斥力和空间位阻斥力，使水泥颗粒絮凝结构解体，粒子间难以彼此靠近，从而提高了水泥颗粒的分散稳定性。

专利CN1314614报道了一种聚羧酸系混凝土减水剂及其制备方法，该制备方法分两步合成，第一步：以甲苯作为溶剂，浓硫酸为催化剂，用聚乙二醇和丙烯酸进行酯化反应。反应完成后，抽出甲苯和水，制得聚乙二醇丙烯酸酯；第二步：在制得的聚乙二醇丙烯酸酯中加入甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸，用过硫酸铵或过硫酸钠为引发剂，巯基乙醇作为链转移剂，在水溶液中进行聚合，最后再用氢氧化钠中和得聚羧酸减水剂溶液。这种制备方法步骤繁琐，需要先酯化再聚合，酯化中用到了大量的有机溶剂甲苯，不仅增加了成本，而且对环境造成污染；另外，制备过程中以聚乙二醇和丙烯酸进行酯化，会生成大量副产物聚乙二醇双丙烯酸酯，严重影响后续聚合反应的质量。

专利CN1282622报道了一种聚醚接枝聚羧酸型混凝土减水剂及其制备方法，该方法先在1，2-二氯乙烷中将苯乙烯和马来酸酐进行聚合，然后再用发烟硫酸对聚合产物进行磺化，最后再将其与不同分子量的甲氧基聚醚进行酯化，从而制备得到聚羧酸型减水剂。这种合成方法同样适用了大量有机溶剂，过程复杂，不利于实际工业化生产。

专利CN101186460报道了一种以烯丙基聚乙二醇为原料的聚羧酸减水剂及其合成方法。该减水剂由烯丙基聚乙二醇、马来酸酐、丙烯酸甲酯按照适当的质量配比，在过硫酸铵、硫酸亚锡的作用下加热制备而成。该减水剂需要有较高的掺量才能有较好的净浆流动度。

以上的专利，尤其是含有酯类结构的聚羧酸减水剂(如CN101215118、CN1872771等)，都需要酯化的反应过程，步骤繁琐，常用到有机溶剂，不利于清洁化生产。另外，从分子结构上看，其使用的聚醚大单体都只能引入一条侧链，对于聚羧酸减水剂发挥侧链的空间位阻作用来说，有一定的局限性，分散性有限。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术存在的问题，提供一种梳形水泥分散剂的制备方法，不需要经过繁琐的酯化反应，制备方法简单，生产操作方便，同时所得梳形水泥分散剂具有掺量低、分散性好、减水率高、坍落度损失小的优点。

本发明还提供了根据上述制备方法得到的梳形水泥分散剂。

所述梳形水泥分散剂的制备方法，是由单体a、b和c在水性介质中发生自由基共聚反应，其中：

单体a用通式(1)表示：

式中R₁为氢原子或-COOM；R₂为氢原子或甲基；M为H、Na、K或NH₄，

单体b用通式(2)表示：

式中AO为氧化乙烯基和/或氧化丙烯基，n为AO的平均加成摩尔数，n为6～25的自然数，

单体c用通式(3)表示：