[发明专利]一种聚羧酸系水泥减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子领域，具体而言，涉及一种聚羧酸系水泥减水剂及其制备方法。 

发明背景 

聚羧酸系高性能减水剂(超塑化剂)因其具有分散性好、减水率高、保坍性好、制备过程及使用过程环境友好等优点正在成为混凝土用主要的减水剂品种，从现有商品化的聚羧酸系高效减水剂的结构和组成的聚合单体看，主要是以具有不饱和双键的聚氧乙烯醚或酯类大单体与不饱和酸聚合而成，为了降低成本或提高对水泥的适应性，可以加入部分烯基磺酸钠、马来酸酐(顺丁烯二酸酐)等单体以不同的比例在不同的合成条件下共聚合成梳型结构聚羧酸减水剂，反应单体的组合灵活性大，性能也可以通过单体所含有的不同基团来调节，但组成聚羧酸的大单体烯基聚氧乙烯醚或酯对石油的下游产品乙烯的依赖性高，因而成本较高。且目前在实际工程应用中，其性价比仍不足以高，与水泥的适用性也不尽完美。 

为了降低生产成本或提高性价比，众多研究者或生成厂家仍在不断探索新的配方，其中，以廉价的马来酸酐为原料，部分代替其它不饱和酸或不饱和磺酸研究较多，从众多专利看，所采用马来酸酐为单体与大单体烯丙基聚乙二醇醚或其它烯基聚乙二醇醚共聚合时，要并用(甲基)丙烯酸或丙烯酰胺(AM)来调节聚合活性，但从实际应用看，聚羧酸的性价比并不高。 

发明内容

本发明正是为了克服现有技术的缺陷，提供一种聚羧酸系高性能水泥减水剂及其制备方法，为了实现本发明的目的，拟采用如下技术方案： 

本发明一方面涉及一种聚羧酸系高性能水泥减水剂，其特征在于，减水剂是由A、B、C三类单体共聚而成； 

A为含有烯基的大单体，用通式(1)表示； 

X＝CH₂-O或CH₂-CH₂-O，m为环氧乙烷的平均加成摩尔数，其数值取20～55的整数；n 为环氧丙烷的平均加成摩尔数，其数值取0或1～10的整数；R₁为H或-CH₃；R₂为H、-CH₃或-CH₂-CH₃； 

B为马来酸酐的一元醇或二元醇衍生物或马来酸酐与甘氨基的衍生物、衣康酸(酐)的一元醇或二元醇的衍生物或衣康酸酐与甘氨基的衍生物中两种或两种以上的混合物； 

C为选自丙烯酸或/或甲基丙烯酸的含烯基一元酸； 

其中三类单体的摩尔比范围为n_A∶n_B∶n_C＝1∶0.2～1.8∶1.3～3.6。 

在本发明的一个优选实施方式中，所述的含有烯基的大单体A其分子量范围为8000～3000；优选的，通式1所代表的有烯丙基聚乙二醇醚、甲基烯丙基聚乙二醇醚、3-甲基-3-丁烯-1-醇基聚乙二醇醚、烯丙基环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚、甲基烯丙基环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚、3-甲基-3-丁烯-1-醇基环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚、甲氧基封端烯丙基聚乙二醇醚、甲氧基封端甲基烯丙基聚乙二醇醚、甲氧基封端3-甲基-3-丁烯-1-醇基聚乙二醇醚、乙氧基封端烯丙基聚乙二醇醚、乙氧基封端甲基烯丙基聚乙二醇醚、乙氧基封端3-甲基-3-丁烯-1-醇基聚乙二醇醚，这些单体可以单独使用也可以两种及以上以任意比例混合使用。 

在本发明的一个优选实施方式中，所述的B选自马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、马来酸单异丙酯、马来酸单乙二醇酯，衣康酸单甲酯、衣康酸单乙酯、衣康酸单异丙酯、衣康酸单乙二醇酯，N-甘氨酸基马来酰氨酸、N-甘氨酸基衣康酰氨酸中的至少两种的组合，优选的，B为马来酸单甲酯与N-甘氨酸基马来酰氨酸的混合物、衣康酸单甲酯与N-甘氨酸基马来酰氨酸的混合物或马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、马来酸单异丙酯、马来酸单乙二醇酯与N-甘氨酸基马来酰氨酸的混合物。 

本发明另一方面还涉及上述水泥减水剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：所述的按照聚羧酸的固含量为35～40％(质量百分数)的比例将三类单体及引发剂中加入水配制成水溶液，A和B两类单体及部分水为底料，C类单体和引发剂的水溶液分开分别滴加，聚合温度为70～90℃，聚合反应3.0～6.0小时，然后用NaOH中和，合成所述的聚羧酸系水泥减水剂。