[发明专利]一种具有较高黏土忍耐性的减水剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不含有聚氧化乙烯侧链，因而具有良好的黏土忍耐性的减水剂及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

聚羧酸减水剂(也称之为水泥分散剂)作为现代高性能混凝土中的一种重要组成部分，由于其具有掺量低、减水高、适应性好、结构可调性强和绿色环保等优点，近十几年来得到巨大的发展和广泛的应用。但是学术界和工程实践均表明，砂石料中的黏土，尤其是蒙脱土对聚羧酸减水剂的减水分散性能具有较显著的影响。砂石在混凝土中的所占的体积率为60～75％，质量比率70～80％，是混凝土的重要组成部分。近年来，天然优质砂石资源日益紧张，低品位骨料的使用越来越多，加之聚羧酸减水剂已经日益普及到商品混凝土中，含泥量对聚羧酸的影响越来越突出。

实际生产中，当骨料的含泥量超标且影响混凝土工作性能时，一般采用冲洗骨料的方法，但该法会造成环境污染，损坏砂的级配，改变了混凝土的配合比，尤其在寒冷地区，冲洗时造成冻结，严重影响工程进度。实际工程中还发现，当泥含量较高时，单纯提高聚羧酸掺量并不能解决减水和保坍的问题，聚羧酸超掺不但使成本增加，另一方面还会造成混凝土初始离析严重，凝结时间过长等问题。

美国专利US6353952B1报道了一种通过优化聚羧酸侧链中氧化乙烯和氧化丙烯的比例，来破坏结构规整度，减少氧化乙烯和黏土的氢键作用，达到减少聚羧酸与黏土作用的目的。中国专利CN201010119879.3报道了一种聚乙二醇类的小分子助剂，该助剂先于聚羧酸加入，优先吸附于黏土，起到牺牲剂的作用，然后再掺入聚羧酸减水剂使其发挥减水保坍作用。中国专利CN201410075133.5报道了一种多种无机物和有机物复合的黏土屏蔽剂，中国专利CN201310675751.9报道了一种阳离子聚合物的黏土屏蔽剂。但是这些复配或其他技术制备的减水剂，只是稍微抑制了黏土对聚羧酸减水剂的影响，并不能从根本上解决问题，而采用牺牲剂或屏蔽剂的方法，一方面造成成本的上升，另一方面也使施工效率严重下降。

从减水剂的分子结构出发，提高其对黏土尤其是蒙脱土的忍耐性，已成为一个急需解决的问题。

发明内容

针对骨料含泥量较高时，聚羧酸掺量并不能解决减水和保坍的问题，聚羧酸超掺不但使成本增加，另一方面还会造成混凝土初始离析严重，凝结时间过长等问题，本发明提供一种具有聚乙烯吡咯烷酮侧链的聚羧酸减水剂及其制备方法，由于其不含有聚氧化乙烯侧链，对黏土具有非常好的忍耐性。

从传统的聚羧酸分子结构来说，聚羧酸分为主链和侧链两部分，主链一般含有羧基等负电性基团，吸附到正电的水泥颗粒表面；而侧链一般为具有一定长度和刚性的聚氧化乙烯大分子，形成具有一定厚度的亲水性保护膜，通过空间位阻作用阻止水泥颗粒的凝聚，提高水泥浆体的流动性。黏土比如蒙脱土是一种多层片状结构，其层面上带负电，而层边上带正电，从电性角度来说，蒙脱土对聚羧酸主链的吸附能力不应超出水泥太多。但是蒙脱土的层间极易与聚羧酸侧链中的聚氧化乙烯形成氢键作用，对聚羧酸分子而言，侧链所占的质量比率远高于主链，而一旦一个侧链被吸附，整个聚羧酸分子便无法再吸附到水泥上，因此从这个角度来说，蒙脱土对传统聚羧酸分子的竞争吸附能力远高于水泥。美国专利US6353952B1正是试图通过引入聚氧化丙烯来破坏氧化乙烯与蒙脱土的氢键，减少吸附，但其仍含有大量聚氧化乙烯，只能得到有限的改善效果。

本发明首先制得一种由不饱和羧酸单体和具有紫外活性的特殊单体共聚而成的紫外活性大分子，这种活性大分子在紫外光的照射下，可在其分子链上的某些活性位点产生自由基，此时滴加乙烯吡咯烷酮单体，将其接枝到大分子主链上，形成一定长度的侧链。这种聚合物具有类似传统聚羧酸的结构，其主链上具有羧酸吸附基团，侧链由一定长度和刚性的聚乙烯吡咯烷酮大分子，形成具有一定厚度的亲水性保护膜，通过空间位阻作用阻止水泥颗粒凝聚，提高水泥浆体流动性。由于聚乙烯吡咯烷酮与蒙脱土无法形成插层吸附，从根本上解决了黏土对减水剂的竞争吸附，具有非常好的黏土忍耐性。

本发明提供了一种具有较高黏土忍耐性的减水剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)活性大分子E的制备：由不饱和羧酸单体A和紫外活性的特殊单体C及助引发单体B在甲苯溶液中采用引发剂D利用热引发聚合制得具有紫外活性的大分子E；