[发明专利]一种水泥基材料增强剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种有机无机杂化粒子，其特征在于，有机组分与无机组分之间，并非核壳结构，而是相互穿插，相互之间以共价化学键进行连接；

所述有机部分为长乙二醇链段、中间链段、以及硅氧烷链段通过共价连接所形成的有机聚合物网络，其中硅氧烷链段不包含烷氧基以及烷氧基发生水解反应形成的硅氧键部分；

所述中间链段是指由苯乙烯或取代苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸盐、甲基丙烯酸盐、丙烯酸酯或取代的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或取代的甲基丙烯酸酯中的任意种类聚合形成的均聚链段或共聚链段；

无机组分是硅氧键构成的网络，通过硅氧烷水解制备。

2.根据权利要求1所述的有机无机杂化粒子，其特征在于，所述硅氧烷含有或者不含有双键均可，但一定含有三个以上硅氧烷官能团；硅氧烷官能团水解后，即连接在无机组分上，若含有双键，则双键聚合可以将其连接在有机组分上，若不含有双键，则硅氧烷官能团与有机聚合物组分含有的羟基或氨基反应使其连接在有机组分上。

3.权利要求1或2所述有机无机杂化粒子的水分散液的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

向反应器中加入可聚合单体A的一部分、可聚合单体B、交联剂C的一部分、硅氧烷D的一部分和水，充分搅拌混合，得混合液；将混合液调节至pH为2-12，向混合液中通N2除O2，将反应器升至20-90℃，搅拌条件下向反应器中加入引发剂引发聚合，同时开始向反应器中滴加可聚合单体A的剩余部分、交联剂C的剩余部分、硅氧烷D的剩余部分和可聚合单体E，自引发剂加入时开始计时，在反应条件下反应4-24h，撤除惰性气氛保护，降温减压抽出可挥发的有机小分子得到杂化粒子分散液；

可聚合单体A分两次加入，反应初始直接加入反应器内的单体A占单体A的全部用量的10-50％；

交联剂C分两次加入，其中第一次加入量的比例占全部交联剂C的0-100％；

硅氧烷D分两次加入，其中第一次加入量的比例占全部硅氧烷D的0-100％；

所述可聚合单体A为符合以下通式((1)-(2))有机物中的一种：

R1、R2和R3分别独立地表示H或者CH3，R4表示6-30个碳原子的烷基；X1、X2和X3分别独立地表示O或NH；a和b分别独立地指代乙氧基-CH2CH2O-链节的平均重复单元数，a、b的取值范围为4-50；

所述可聚合单体B由官能团型单体和非官能团型单体组成，单体B中官能团型单体占单体B总质量的1-5％，其余为非官能团型单体；

官能团单体是以下所有官能团单体中的一种或多于一种的任意组合；

官能团单体为含羟基或氨基的可聚合单体，

所述含氨基的可聚合单体包括3-氨基苯乙烯、4-氨基苯乙烯、2-(叔丁基氨基)甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸氨乙酯以及这些单体的盐酸盐或磺酸盐；

所述含羟基的可聚合单体为羟基丙烯酸酯或羟基甲基丙烯酸酯、羟基丙烯酰胺或羟基甲基丙烯酰胺类单体，包括丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)、丙烯酸-2-羟基丙酯、丙烯酸-4-羟基丁酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-4-羟基丁酯、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、N-(2-羟丙基)丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺和N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺；

非官能团型单体是苯乙烯与以下通式(3)所示单体中的一种或多于一种的任意组合；

R5表示H或者CH3，R6表示H、Na、K或者1-12个碳原子的烷基；

所述交联剂C为二乙烯基苯和以下通式(4)所示结构中的任意一种；

R7表示H或者CH3，X表示2-12个碳原子的饱和烷基或者(CH2CH2O)cCH2CH2的结构，其中c为环氧乙烷结构(-CH2CH2O-)平均摩尔加成数，c的取值范围为1-44；

所述硅氧烷D为三个以上烷氧基取代的硅烷，可形成硅氧键网络，是可自由基聚合硅氧烷和/或不可自由基聚合的硅氧烷中的一种或多于一种的任意组合；

可自由基聚合硅氧烷选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MAPTMS)、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MAPTES)、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷(AAPTES)、丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷(AAMTMS)、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(AAPTMS)中的任意一种；

不可自由基聚合的硅氧烷为以下通式(5)所示结构中任意一种；

R8、R9、R10分别独立地表示1-4个碳原子的饱和烷基，R11表示苯基(-C6H5)或1-12个碳原子的饱和烷基或含1-4个碳原子的饱和烷氧基；

所述可聚合单体E由官能团型单体和非官能团型单体组成。单体E中官能团型单体占单体E总质量的1-10％，其余为非官能团型单体；

可聚合单体E中的官能团型单体是前述可聚合单体B时所述所有官能团单体中的一种或多于一种的任意组合；非官能团型单体是苯乙烯与通式(4)所示单体中的一种或多于一种的任意组合；所述可聚合单体E的组成可以与可聚合单体B相同，也可以是不同的。