[发明专利]超支化聚合物、超支化型聚羧酸系超塑化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及超支化聚合物、超支化型聚羧酸系超塑化剂及其制备方法。

背景技术

当前，在大型工程的建设中，广泛采用高性能的混凝土施工工程，在制备高性能混凝土的技术中，除了对水泥、骨料有较高的要求之外，最重要的特征还在于使用超细粉掺合料和外加剂，尤其是超塑化剂。在混凝土中掺入超塑化剂是改善混凝土和易性、提高混凝土强度、改善混凝土长期耐久性、降低硬化混凝土的收缩、节约水泥、降低能耗等方面的有效措施，是配制高性能混凝土的重要手段。

传统的梳形聚羧酸系超塑化剂由于能够有效降低混凝土的粘度，一定程度上提高混凝土的流动性和保坍性而获得广泛应用。但是，目前市场上的这种超塑化剂存在水泥适应性差、性能不稳定、残余超塑化剂的浓度降低过快导致混凝土坍损过快的缺点(孙振平，蒋正武，金慧中，等.我国高校减水剂现状与发展措施[J].工业建筑，2007，37：958～961.郑国峰，刘永生，鲁统卫.聚羧酸高效减水剂保坍能力的初步探讨[J].化学建材，2007，23(1)：50～51.)，当超塑化剂与水泥产生不适应时，会非常明显地表现出流动性变差、减水率低、坍落度损失过快等现象，给施工带来很大难度。为了解决上述聚羧酸系超塑化剂存在的问题，通常采用将聚羧酸系超塑化剂与葡萄糖酸钠、蔗糖、糖蜜等缓凝剂复配的方法(刘尊明，逄鲁峰.聚羧酸高校减水剂的复配研究[J].混凝土，2000(6)：30～31.鲁崇贤.有机化学.科学出版社，2009，8：35.)，这种方法一定程度上改善了超塑化剂的保坍能力，但是缓凝剂的加入并不能从根本上解决超塑化剂水泥适应性差的缺点，而且过多的缓凝剂掺量反而会使混凝土的凝结时间延长，降低混凝土的质量，影响施工进度。

为了获得高减水率和高保坍性，同时具有整体超塑化性能的超塑化剂，科研人员开展了大量的工作，如张新民以甲代烯丙基聚乙二醇、马来酸酐、二(甲基丙烯酸)聚乙二醇酯为原料，合成了一种缓释型聚醚超塑化剂，与普通聚羧酸类超塑化剂复配后可明显改善普通聚羧酸类超塑化剂的保坍能力(张新民，虞亚丽，卢建新.高新能聚羧酸类保坍剂的研究与应用[J].混凝土，2010(8)：76～79.)；李崇智等以甲基丙烯酸、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯及聚乙二醇甲基丙烯酸双脂为单体，合成了一种具有显著抗吸附和高流动保持作用的缓释型聚羧酸超塑化剂(C Z Li，N Q Feng，Y D Li，R J Chen.Effects of polyethlene oxide chains on the performance of polycarboxylate-type water-reducers[J].Cement and Concrete Research，2005，35：867～873.)；Hamada研究组对聚羧酸基团进行改性，通过调控其吸附速率和水泥在强碱性环境下的水解速度，达到相对高保坍性的目的(Hamada D，et al.New Orleans：American Concrete Institute，2003：127～142.)；Plank研究组采用共沉淀法将聚羧酸系减水剂插入CaA1-LDH(钙铝层状双氢氧化物)层，制得一种具有明显缓释效果的聚羧酸系超塑化剂(J.Plank，et al.Materials Letters，2006，60：3614～3617.)，上述这些方法可以一定程度上解决聚羧酸系超塑化剂保坍能力弱的缺点，但并不能从根本上解决其减水率相对较低、对混凝土适应性较差，性能不稳定等问题。

具有式(VI)结构的超支化型超塑化剂是一种具有极佳结构特点和大量可修饰末端基团的新型超塑化剂，与传统的梳形聚羧酸系超塑化剂相比，这种新型的超支化型超塑化剂能够更好地控制新拌混凝土的流变学性能，具有更佳的适应性和低黏性，同时，因为结构更加紧凑，所以其在水泥颗粒上具有更高的吸附量和吸附密度。因此，这种超支化型超塑化剂具有更高的减水率，更好的保坍性，且可以通过对末端的修饰来提高其综合性能。

式(VI)中，Z为亲水阴离子基团；X为聚乙二醇；m、n、p、s、t为聚合度。