[发明专利]一种聚醚胺类羧酸高效减水剂

说明书

技术领域

本发明特别是涉及一种聚醚胺类羧酸高效减水剂，属于混凝土外加剂领域。

背景技术

减水剂是一种混凝土添加剂，可改善混凝土的和易性及流变性，可在不影响和易性和流变性条件下，减小用水量，降低水灰比，节约单方水泥用量。减水剂已成为混凝土除水泥、砂、石、水以外的第五种必要组分。聚羧酸梳形高分子外加剂是20世纪80年代以来日美欧等国家开发的新一代聚羧酸减水剂(PC)，它是含有梳型接枝长链的大分子结构，分子主链带有密集的羧酸基团，分子支链为非离子聚乙二醇链，分子利用亲水性长侧链提供空间位阻效应和主链上的密集羧酸基团与水泥颗粒之间的“锚固”效应产生高减水、低掺量、高保坍性能，从而渐渐受到了混凝土界的广泛认同，对于配制高强度混凝土和自流平混凝土、节约水泥用量以及提高固体废弃物的掺量，梳形高分子在低水灰比的状态下具有很大的优势。

聚羧酸高效减水剂大约在2000年左右进入我国，2005年前后进入高速发展时期，从长侧链大单体来考察，目前市场上应用的聚羧酸高效减水剂大概分为三类，以APEG(烯丙基聚乙二醇)为长侧链的聚醚型高效减水剂，这类聚羧酸的特征是采用一步法合成，但这种减水剂的损失很大，通常减水率也不高；以MPEG(甲氧基聚乙二醇)为长侧链的聚酯型高效减水剂，这种聚羧酸的合成特征是采用两步法合成，首先应用MPEG和丙烯酸或甲基丙烯酸或其它羧酸基衍生物酯化获得带有可聚合单元的大单体，然后应用该大单体与其它小单体进行共聚合成梳形聚羧酸高效减水剂，这种减水剂的减水率通常不超过40％；第三种是同时应用APEG和MPEG两类聚醚大单体或其衍生物聚合而得羧酸高效减水剂，这种减水剂虽然兼具上述两类减水剂的优点，但其减水率仍然不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种对水泥适应性强、具有超高减水性能的聚醚胺类羧酸减水剂。

本发明聚醚胺类羧酸高效减水剂是结构式如通式(3)的聚合物：

其中：R₁、R₃、R₄分别独立地选自氢原子或甲基，

R₂选自H或COOH，

R₅为氢原子、甲基或氨基，

x、y为正整数，m为0～40，优选为20～30；n为0～35，优选为20～25，m和n不同时为0。

x为聚醚胺大单体在整个聚合物高分子中接枝产物的聚合度，这只是理论标记，很难通过实验计算出来，而且其在聚合物长链中的各个链段数字也不同。

本聚醚胺类羧酸高效减水剂由以下方法制得：

1).有机酸小单体8～10重量份和异丙醇4～9重量份加水70～90重量份搅拌均匀得底料；

2).将过硫酸铵2.2～3.5重量份和10～18重量份甲基丙烯磺酸钠加水10～18重量份混合搅拌均匀，得A液；另将有机酸小单体60～140重量份作为B液；

所述有机酸小单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸或其酸酐中的一种或一种以上物质；

3).在65～85℃下，向底料滴加A液B液，滴加时间控制在3～3.5小时，滴加完毕再保温30～60分钟，生成如通式(1)的长链大分子中间体：

s为正整数，R₁、R₂的选择同前；

4).将通式(1)长链大分子中间体与通式(2)所示聚醚胺大单体按重量比1～3∶5(优选为2∶5)投料混合，在150～190℃下反应1～3小时并同时抽除水蒸汽，冷却得通式(3)减水剂；冷却得通式(3)减水剂；所述聚醚胺大单体包含如通式(2)所示的至少一种物质：

R₃、R₄、R₅、m、n的选择分别同前。聚醚胺大单体重均分子量为1000～3000。

所述通式(3)减水剂在冷却到90～98℃时加水搅拌，并控制重量浓度为40～50％，继续冷却至40～50℃后，出料。

通式(2)聚醚胺侧链大单体中的m为氧乙烯基的平均加成摩尔数，n为氧丙烯基的平均加成摩尔数，根据m、n的选择，通式(2)聚醚胺侧链大单体可能是氧乙烯聚合物、氧丙烯聚合物或氧乙烯氧丙烯嵌段共聚聚合物。

所述通式(1)的长链大分子中间体的分子量为2000～8000。