[发明专利]一种含有超支化聚胺-酯结构的聚羧酸系减水剂及其制备方法

说明书

技术领域    

本发明涉及混凝土减水剂技术领域，特别涉及一种含有超支化聚胺-酯结构的聚羧酸系减水剂，还涉及其制备方法。

背景技术   

目前，我国基础设施建设领域持续高速发展，对混凝土的需求量巨大。作为混凝土中用量最大的外加剂之一，减水剂应用到各种工程建设中。减水剂可保持水泥净浆、砂浆和混凝土工作度不变而显著减少其拌和用水量，并能显著提高混凝土强度，改善混凝土的抗冻性，抗渗性或减少水泥用量。按照减水剂的发展历程，可分为：第一代普通减水剂（减水率≥8%)：第二代高效减水剂（减水率≥12%)；第三代高性能减水剂。其中，普通减水剂主要有木质素磺酸盐、糖蜜类等；高效减水剂主要有萘磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺（密胺）系减水剂氨基磺酸盐减水剂、脂肪族羟基磺酸盐减水剂等。在国内，这两类减水剂仍在大量使用。但这些减水剂本身存在很多的缺点和局限性，如减水率不高，混凝土坍落度损失过快，碱含量高等，其复配产品性能很不稳定，往往影响到混凝土的施工和性能，难以满足高性能混凝土的施工要求。第三代高性能减水剂是指聚羧酸系减水剂，它以低掺量、高减水率，良好的分散性，低坍落度损失、强的后期增强效果、生产过程环保无污染等诸多优点，得到了广泛研究和推广应用。

在日本和欧美发达国家，聚羧酸系高性能减水剂占有极高的市场份额，而我国的市场占有率相对较低。同时，我国对其研究起步较晚，取得的研究成果较发达国家相比，研究出的聚羧酸系减水剂在结构和性能方面依然存在很大的差距。所以，对聚羧酸系高性能减水剂的研究更加具有重要意义。 

聚羧酸系减水剂性能优越，但其合成所用的原材料种类有限，减水机理尚不明确，对不同型号水泥适应性差，结构与性能之间的关系模糊不清。因此，对聚羧酸系减水剂的改性和新结构的研究势在必行。 

CN102002134A公开了一种超支化聚合物及超支化型聚羧酸系减水剂，以丙烯酸甲酯、乙醇胺、2-溴乙醇、丙二酸为原料合成溴端基超支化聚胺-酯核分子，以溴化亚铜、2.3-联吡啶为催化剂和配位剂，利用原子转移自由基聚合的方法将丙烯酸、单甲氧基封端烯丙基聚乙二醇分别接枝到溴端基超支化聚胺酯上，得到超支化聚合物，用于减水剂中，具有掺量低、减水率高、坍落度损失小、与水泥相容性好、抗冻能力强等优点。 

CN101580353A公开了一种由丙烯酸叔丁酯和甲基丙烯酸叔丁酯中的一种与甲基丙烯酸磺酸钠、烯丙基聚氧乙烯醚聚合成共聚物主链，再由丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种与乙二胺缩聚成超支化聚酰胺结构接枝到主链两端而成的减水剂。具有掺量低、减水率高、坍落度损失小、与水泥相容性好、对钢筋无腐蚀性、抗冻能力强等优点。 

发明内容   

为了解决以上技术中存在的问题，本发明提供了一种含有超支化聚胺-酯结构（有多个羧基、氨基和酯基等有效官能团）的聚羧酸系减水剂。在相同的折固掺量和水灰比下，该减水剂在减水率、分散性能、保坍性、对水泥的适应性方面均有不同程度的提高。

本发明还提供了所述聚羧酸系减水剂的制备方法。 

一种含有超支化聚胺酯结构的聚羧酸系减水剂，结构式如下： 

 其中，a、b、c、d为自然数，

n为8到100的自然数；

R₁、R₂、R₃分别为H原子或甲基，

M为H原子或碱金属阳离子，

x=；y=2^g ，其中g为1到4的自然数，表示超支化聚合物的代数。

所述的聚羧酸系减水剂，其特征在于a：b：c：d = 3.0~7.0：0.5~1.5：1.0~2.0：0.5~1.0。 

本发明涉及的减水剂，由不饱和羧酸（A）、不饱和磺酸（B）、不饱和聚醚（C）和一种新型超支化型单体（D）共聚而成； 

所述的聚羧酸系减水剂单体A、B、C、D的摩尔配比为 3.0~7.0：0.5~1.5：1.0~2.0：0.5~1.0。

所述超支化型单体结构通式为 

                                                    

                                                其中，x=；y=2^g ；

g为1到4的自然数，表示超支化聚合物的代数。

优选不饱和羧酸的结构式为