[发明专利]一种三元无规共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三元无规共聚物及其制备方法，更具体地，本发明涉及一种可用于混凝土早强型减水剂的共聚物及其制备方法。

背景技术

随着近年来我国混凝土的发展，混凝土的各方面性能不断提高，对混凝土减水剂的要求也越来越高。聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、坍落度损失小、与水泥适应性好、可大幅度提高粉煤灰、矿粉等混合材的用量，能大幅度节约水泥，配置高强、超高强混凝土等优点，广泛用于高速铁路、桥梁、水利工程等高强度、高耐久性、高水泥适应性的混凝土工程。

目前，聚羧酸减水剂使用中遇到的普遍问题是早期强度不够，传统的方法一般在减水剂中后复配早强剂以提高其早期强度。早强剂品种多，效果差异较大，同时还存一定的缺陷，比如氯化物的早强剂，含大量氯离子，降低了混凝土的抗化学侵蚀性，硫酸盐早强剂，可以与混凝土中的活性二氧化硅反应，混凝土碱性膨胀被破坏。聚羧酸减水剂分子结构设计具有较大的自由度，其性能也有较大的发展空间，国内外对聚羧酸减水剂的研究也层出不穷。

CN201010278125.2中公开了一种混凝土早强减水剂，由芒硝、木钙和煤灰配制而成。

CN94105914.6中公开了一种无碱混凝土用早强减水剂，该无碱早强减水剂是由萘经硫酸磺化、甲醛缩合、石灰中和后制成的无碱高效减水剂，再与普通减水剂、硅酸盐水合矿物、非碱金属无机盐、有机促强剂及硅灰等其它辅料经一定配比，磨碎、混合而成。

然而，这些专利中公开的方法和产品基本属于复配早强剂领域的新的方法，而没有在减水剂合成中具备早强性能，不利于大规模生产；或者水泥适应性窄；或者采用有毒原料，不仅环境不友好，而且生产成本高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种可以用作早强型混凝土聚羧酸减水剂的共聚物。

一方面，本发明提供一种三元无规共聚物，其由分别来自下列式(1)～(3)所示的三种单体X、Y和Z的结构单元组成，这三种结构单元的摩尔比X∶Y∶Z为1∶2～5∶0.4～1，且该共聚物的重均分子量为10000～30000，其中所述单体X具有如下面式(1)所示的结构：

式中，R₁为C₁～C₈的亚烷基，R₂为氢或C₁～C₃的烷基，A和B各自独立地为C₂～C₄的亚烷基，m和n各自独立地为0～100的整数，且18≤n+m≤100；

所述单体Y具有如下面式(2)所示的结构：

式中，R₃、R₄、R₅各自独立地为氢、甲基或-(CH₂)_aCOOM₂，a为0～2的整数，M₁和M₂各自独立地为氢或碱金属；及

所述单体Z具有如下面式(3)所示的结构：

式中，R₆为氢或C₁～C₄的羟基烷基。

另一方面，在本发明的共聚物中，所述摩尔比X∶Y∶Z为1∶3～5∶0.4～0.8。

再一方面，在本发明的共聚物中，所述A和B各自独立地为C₂～C₃的直链或支链亚烷基。

再一方面，在本发明的共聚物中，所述单体X的重均分子量为1200～5000。

再一方面，在本发明的共聚物中，所述R₆为氢或羟甲基。

另外，本发明还提供一种制备前述三元无规共聚物的方法，该方法包括如下步骤：

(1)向反应器中加入水、单体X和单体Z，并在搅拌下，将所得反应体系加热至40～60℃的反应温度；

(2)向得自步骤(1)的反应体系中同时滴加引发剂体系的水溶液和单体Y的水溶液，滴加时间为1～4小时，完成滴加之后，将反应体系保温老化1～2小时；及

(3)将得自步骤(2)的反应体系冷却至室温，然后利用碱液，将反应体系的pH调节至中性，得到所述的共聚物。

一方面，在本发明的方法中，步骤(1)中所加入的水和单体X的质量比为0.5～1∶1。

一方面，在本发明的方法中，其中所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐或双氧水。