[发明专利]抗硫酸盐型有机硅改性聚羧酸系超塑化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土外加剂--聚羧酸系超塑化剂及其制备方法，尤其是涉及一种以甲氧基聚氧乙烯（甲基）丙烯酸酯、有机硅类单体、羧酸类单体、羧酸酯类单体、磺酸类单体等为原料制备的新型抗硫酸盐型有机硅改性聚羧酸系超塑化剂及其制备方法。 

背景技术

混凝土是世界上用量最大、应用最广泛的建筑材料，数十年来，混凝土技术进入了新的发展阶段，其应用范围也在进一步扩大。泵送混凝土、自流平混凝土、水下不分散混凝土、喷射混凝土、聚合物混凝土、高强高性能混凝土等新技术的发展要求混凝土具有调凝、降低水化热、流动度、高强、轻质和高耐久性等性能。同时还要求制备能耗低、成本低、适于快速施工的混凝土。应用外加剂是混凝土技术进步的主要途径，它能使混凝土满足各种不同的施工要求，具有投资少，见效快，推广应用容易，技术经济效益显著等特点。而混凝土减水剂是混凝土外加剂中应用面最广、用量最大的一种。在减水剂近70年的发展历程中，经历了从普通减水剂到高效减水剂的三个发展阶段：自20世纪30年代就开始使用的木质素磺酸盐、松香酸钠、硬脂酸皂等第一代减水剂；从20世纪60年代开始使用的萘系、脂肪族系、三聚氰胺 系等第二代高效减水剂；从20世纪90年代开始使用的聚羧酸系第三代高性能减水剂。减水剂的应用对混凝土技术产生了深远的影响，在混凝土发展历史上，高效减水剂或超塑化剂的出现被公认是继钢筋混凝土和预应力混凝土技术之后的第三次混凝土技术飞跃。减水剂已被认为是混凝土材料中不可缺少第五组分。 

目前国内常用的是传统的萘系、三聚氰胺系、以及脂肪族高效减水剂，其虽然对新拌混凝土具有较好的分散效果，但是该类减水剂配制的混凝土坍落度经时损失大，当运至施工现场时，必须采用现场加水、后掺法或加大缓凝剂来保证其流动性，这种工艺会严重影响混凝土强度、凝结时间、收缩性能、耐久性等性能。而且该类型高效减水剂多采用有毒的甲醛物质，通过缩聚反应制备而成，不可避免地会对环境造成污染，不利于环境保护，不符合可持续发展。 

聚羧酸系高性能减水剂是混凝土外加剂行业的高技术产品，聚羧酸系高效减水剂主要具有以下几个突出的优点：低掺量（0.2-0.5%）；高减水率，增强效果显著；混凝土拌合物坍落度保持性能优异，90min内坍落度基本无损失；在相同流动度下比较时，延缓凝结时间较少；低收缩、低含碱量、引气量适中；分子结构上自由度大，可设计性强，外加剂制造技术上可控因素多，高性能的潜力大；同时由于合成过程中不使用甲醛，因而对环境不造成污染，是一种绿色环保产品；使用聚羧酸类减水剂可用更多的矿渣、粉煤灰取代水泥，从而降低成本。因此，聚羧酸系高效减水剂成为目前国内外化学外加剂研究与开发的重点和热点。 

从1982年由日本花王公司Okada等人申请了聚羧酸系超塑化剂第一专利以来，各国研究者都对聚羧酸系超塑化剂展开深入研究。D. C. Darwin 等发表专利USP5393343中，介绍了选择一定分子量的带有羧酸基团的聚合物，通过酯化或酰化反应合成接枝共聚物，使聚羧酸系减水剂的分散性和分散保持性能都得到大幅提高。T. Hirata等发表专利USP6362364中，介绍了一种特殊水溶性两性型共聚物减水剂，可用于一般的高性能混凝土和超高性能混凝土，混凝土塌落度达到250mm，1.5小时无损失，在减水、塌落度保持、强度发展方面均取得满意效果。在国内，吕生华等人将柠檬酸作为侧基引入到聚羧酸大分子链中，合成了一种新型的聚羧酸系减水剂。将其最佳配比下所制得的减水剂应用于混凝土中，减水率高达32%，同时具有 5h 的缓凝时间。张明等人研究了以醚类、酯类、胺类大单体与羧酸类单体合成新型聚羧酸系减水剂。在最佳配比：n(醚类APEG)：n（酯类MPEG）：n（胺类NPEG）=0.5：1：0.17，n（MPEG+APEG+NPEG）：n(丙烯酸)=1：3，引发剂及链转移剂用量分别为 2%和1.5%时所制得的聚羧酸系减水剂，其对水泥的净浆流动度具有一个较高的保持率。综上可知，国内外学者对聚羧酸系超塑化剂已经有了一定的研究，但是目前国内外大部分专利及文献主要集中在提高聚羧酸系超塑化剂的减水率和坍落度保持，而针对硫酸盐影响聚羧酸系超塑化剂相容性问题的研究介绍较少，也没有针对这个问题很有效的解决措施。