[发明专利]一种接枝共聚物及引气保坍型聚羧酸盐混凝土减水剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工建材中混凝土外加剂技术领域，尤其涉及一种接枝共聚物及引气保坍型聚羧酸盐混凝土减水剂的制备方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，大型工程的建设越来越多，混凝土技术不断向高强度、高耐久性、高工作性或特种性能发展，外加剂已成为混凝土必不可少的组分之一，而高效减水剂是混凝土外加剂中应用最多的一种。

目前，国内使用的混凝土减水剂以萘系减水剂为主，具有生产工艺和应用技术比较成熟、减水率较高、价格便宜的优点，但存在与水泥适应性不够好、坍落度经时损失大以及由此产生的耐久性差等问题，且产品中含有甲醛等有毒物质，极易造成环境污染，危害人体健康。

与之相比，新型的聚羧酸盐混凝土高效减水剂则由于具有低掺量、高流动、大保坍、水泥适应性好、分子结构可变因素多等诸多优点而迅速成为世界性的研究热点。与此同时，由于“高性能混凝土”这一全新概念的提出，使得人们对混凝土质量观由过去的单纯追求强度开始转变为同时注重混凝土耐久性、工作性以及在严酷使用环境中的适应性，这就要求减水剂具有一定的引气性和良好的坍落度保持性。新型的聚羧酸盐混凝土高效减水剂将成为人们配制低水胶比、高强、高耐久性混凝土的首选。在国外，尤其是日本，引气高效羧酸减水剂已广泛应用于水利、道路等要求高耐久性的混凝土工程中，但引气形成的气泡大小不一不够稳定，影响混凝土强度。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种接枝共聚物及引气保坍型聚羧酸盐混凝土减水剂的制备方法。以聚亚烷基二醇丙烯酸酯类单体、羧酸类单体、烯丙基磺酸类单体等为原料制备引气保坍型减水剂。本发明生产工艺相对简单、反应条件容易控制、对生产设备要求较低，是一种具有低掺量、大减水、高保坍、适当引气性的聚羧酸盐混凝土高效减水剂。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种接枝共聚物，所述接枝共聚物的结构式为通式Ⅳ：

通式Ⅳ中：a，b，c的摩尔数比为0~3:2~7:1~5；n表示重复单元的摩尔数，为1~99的整数。

本发明所述接枝共聚物的制备方法，它是由通式I、通式II和通式Ⅲ三种单体按摩尔比为1~5:2~7: 0~3比例进行共聚反应制得的接枝共聚物，

通式I为聚亚烷基二醇丙烯酸酯类单体：

通式I中：R₁为碳原子数1~5的烷基；R₂为OH，H或碳原子数1~10的烷基；m为氧化烯基的平均加成摩尔数，为1~99的整数；

通式II为羧酸类单体：

通式II中：R₃为H或碳原子数1~5的烷基；M₁为H，Na⁺或碳原子数为1~4的烷基；

通式Ⅲ为烯基磺酸类单体：

通式Ⅲ中：R₄为H或碳原子数1~5的烷基；M₂为H，Na⁺；

反应式如下：

式中：a，b，c表示相应单体单元的摩尔数，a:b:c=0~3:2~7:1~5；n表示重复单元的摩尔数，为1~99的整数。

本发明所述接枝共聚物的制备方法，包括下列步骤：

（1）制备具有反应活性的大单体：聚亚烷基二醇丙烯酸酯类单体

将聚亚烷基二醇单体和羧酸类单体加入到装有冷凝分流装置的反应器中，加入阻聚剂、催化剂、溶剂，搅拌，升温至80~125℃，反应5~15小时，通过减压蒸馏蒸出溶剂并回收，即得含有过量羧酸类单体的聚亚烷基二醇丙烯酸酯类单体；

其中，加入聚亚烷基二醇单体与羧酸类单体的摩尔比为：1:1.25~4.0；加入催化剂量为所加单体总重量的1~10%；加入阻聚剂量为单体总重量的0.1~2.5%；加入溶剂量为接枝单体总重量的15~35%；当所采用溶剂为甲苯时，反应温度为110~125℃；当所采用溶剂为环己烷时，反应温度为80~95℃；溶剂回收率达98~100%；

（2）合成接枝共聚物

单体溶液的配制

将聚亚烷基二醇丙烯酸酯类单体、羧酸类单体和烯基磺酸类单体的混合物加水配成水溶液体系，单体溶液的浓度为20~70%；

 引发剂溶液的配制

将过硫酸盐加水配成引发剂溶液，引发剂溶液的质量浓度为0.1~4.0%；

 自由基溶液聚合