[发明专利]一种聚合物添加剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物添加剂的制备方法及其应用，属混凝土外加剂技术 领域。

背景技术

减水剂从本质上讲是一种表面活性剂，主要改善混凝土流动性、控制凝结 或硬化时间、提高混凝土强度等。在混凝土的制备过程中，通常需要加入比水 合或硬化过程所需要的水多得多的混合水，然而随着额外水分蒸发会造成混凝 土坯体长生空隙部分，从而使得机械强度和耐受性显著变差，因此混凝土外加 剂主要是减水剂的加入是非常必要的。

聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，自上世纪80年代日本触媒公司首次开 发出聚羧酸系减水剂以来，聚羧酸系减水剂在国内外的研究取得了很大进步。 目前聚羧酸系减水剂在几乎所有的国家重大、重点工程，尤其是高铁、机场、 水利水电、桥梁等工程中都有广泛应用。目前关于聚羧酸减水剂性能改性专利 报道已有很多，主要涉及方面为聚羧酸的分散性能，长期保坍性能以及早期强 度的提高。

专利文献EP0924174A1公开了一种长短不同侧链的共聚物，其中长的聚醚 侧链用于提高聚合物分散性能，短的侧链用于提高保坍性能。通过调整两种侧 链的比例使共聚物达到不同的分散和坍落度保持能力。该方法的缺点是聚合物 分散性和坍落度保持性能并不能令人满意，且不同聚醚链的生产和搭配，带来 工作量大，生产工序繁琐。专利US5362829也报道了类似的长短不同侧链的改 性聚羧酸研究。

专利文献CN1096774A公开了一种用于控制混凝土坍落度损失的聚羧酸减 水剂，这种组合物由链基醚，二链烯基醚和马来酸酐为单体，用偶氮二异丁腈 为引发体系，在甲苯溶剂中聚合而成。该发明所述减水剂虽然具有较强的保坍 能力，缺点是减水能力稍差，掺量需要较高，生产工艺不环保，且所采用的原 料链烯基醚价格昂贵。

EP1547986A1公开了一种早强型聚羧酸盐外加剂，该方法能够显著提高混 凝土早期强度。但其制备工艺较为复杂，且不能解决聚羧酸盐减水剂在低温条 件下早期强度发展缓慢的问题。CN101186461A公开了一种与聚羧酸减水剂复 配的提高早期混凝土强度的添加剂-一种由有机烷氧基胺，水溶性硫酸盐和水组 成。该发明制备工艺简单，且不会造成混凝土凝结时间延长以及造成混凝土后 期强度下降。

如上所述，目前聚羧酸减水剂性能改性研究已然取得较大进步，但聚羧酸 减水剂在应用方面仍然有着巨大的挑战，如黏土的适应性问题。聚羧酸减水剂 在黏土矿物中具有较强的吸附趋势，对骨料含泥量有极高的敏感度，这对混凝 土运输、工作状态以及强度都带来很大的影响。虽然国家及行业标准对混凝土 中含泥量、泥块含量指标有严格限制，然而受材料条件限制，各地混凝土用砂 量以及种类不同，造成聚羧酸减水剂在这些地方表现出较大的减水率和保坍差 异性，且对掺量变化体现出较大的敏感性。目前应对高含泥量骨料的方法，通 常采用超掺量和复配两种方法。超掺会使混凝土初始严重离析，含气量高且严 重影响制品外观和后期强度。在聚羧酸减水剂中复配一些小分子如葡萄糖酸钠、 蔗糖、柠檬酸、钾盐等来改善混凝土性质，并不能从根本上解决聚羧酸减水剂 在高含泥量地区的适应性问题。

专利文献CN103508696A报道了一种聚羧酸抗泥减水剂及其制备方法。与 传统的聚羧酸减水剂相比，作者通过改变聚醚结构的组成单元，引入了油性的 环氧丙烷单元，从而部分减弱了混凝土中的泥土对减水剂分子的吸附作用。该 专利缺点是，所合成聚合物抗泥效果不明显，且初始分散性有所降低。

从分子结构本身出发，通过引入抗黏土吸附的功能基团如磷酸基团替代现 有的羧酸基团，开发出一种高适应性的新型减水剂应该是最有效的途径。

发明内容

发明目的

本发明的一个目的是提供一种聚合物添加剂的制备方法，得到一种新的含 亚磷酸基团的聚合物添加剂，其可用作水硬性胶结剂和/或潜在水硬性胶结剂的 水分散体的分散剂。

本发明的另一个目的是提供所述聚合物添加剂作为分散剂的应用。

发明概述

在本发明的第一方面，提供了一种聚合物添加剂的制备方法，包括以下步骤：

a.由聚醚大单体A、含羧基或酯基的单体B和醛C进行缩聚反应；

b.使所述羧基或酯基亚磷酸化；

所述聚醚大单体A的结构式如(Ⅰa)或(Ⅰb)所示：