[发明专利]一种三嵌段聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三嵌段聚羧酸减水剂，其两端的嵌段的末端为吸附基团，中间的嵌段为长侧链，所述末端的吸附基团包括羧酸基团和磺酸基团。所述三嵌段聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、坍落度损失小、适应性强、硫酸盐耐性高、浆体粘度低等优点。本发明通过调控聚羧酸序列结构分布调整聚羧酸在溶液中的构象，从而改变其吸附进程，因而改变其宏观性能。本发明合成方法简单，工艺要求低，生产成本小。

技术领域

本发明涉及建筑材料中混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种可用作混凝土减水剂的三嵌段聚羧酸减水剂的制备方法。

背景技术

聚羧酸系减水剂作为新一代高性能减水剂，又被称为超塑化剂，由于其共聚物原料来源广泛，分子组成可设计，具有掺量低、保坍性能好、分子结构可调性强、生产工艺清洁等突出优点，目前广泛用于分散混凝土、砂浆中的水泥颗粒。

聚羧酸的优异性能来源于其结构，其梳状结构由阴离子的聚电解质主链和非离子型聚乙二醇(PEG)侧链组成。聚羧酸主链上带负电的羧基基团吸附在水泥颗粒的表面，产生具有分散效应的静电斥力；PEG长侧链伸向水泥孔溶液中，发挥空间位阻作用。因此，如何同时提高聚羧酸吸附驱动力和空间位阻效应是其性能提升的关键。

聚羧酸减水剂因其优良的性能优势而备受关注。但在实际工程使用中发现影响聚羧酸减水剂性能发挥的因素很多。聚羧酸减水剂与水泥、矿物掺合料(粉煤灰、矿粉等)之间的适应性问题仍然存在，同时由于资源短缺，大量工程采用机制砂代替天然河砂，引起聚羧酸减水剂与机制砂之间新的适应性问题。

适应性问题主要表现为坍落度达不到设计要求或者坍落度经时损失偏大，甚至可能产生急凝、假凝等不正常凝结或者严重泌水等现象，最终导致混凝土力学性能、耐久性下降。

与混凝土组成材料存在相容性问题不仅增加了使用聚羧酸减水剂施工控制过程的难度，而且大大增加了聚羧酸减水剂在混凝土中的使用成本，对聚羧酸减水剂在工程中的广泛应用产生了很大的负面影响。

另一方面，低水胶比时，使用传统的梳形聚羧酸减水剂，如聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯与(甲基)丙烯酸共聚物，该类聚合物在水泥孔溶液中由于较强的聚电解质效应而收缩，吸附于水泥颗粒表面的只是很少的一部分，大部分留在溶液中相互络合，使得水泥浆体粘度增大。

CN104311761采用可逆加成-断裂链转移聚合法制备了梳状聚醚嵌段聚丙烯酸共聚物分散剂并应用于水泥体系的分散。但所述的共聚物分散剂由聚醚嵌段和聚丙烯酸嵌段组成，组分简单、结构单一、溶液构象可调节因素较少，因此在实际的使用过程中与混凝土组成材料的适应性差。

CN103482897采用原子转移自由基聚合的方法制备具有有序结构的嵌段聚羧酸减水剂，有效的解决了传统自由基聚合制备的无规聚羧酸减水剂分子结构不可控、分子量分布较宽等难题，但反应后处理金属离子和配体困难、引发剂-烷基卤化物对人体有较大毒害、催化剂-低氧化态的过渡金属配合物易被空气氧化，储存较为困难、价高不易得等缺点使其进入生产实用阶段还有一定的困难。

目前对于降粘型聚羧酸减水剂也还处于探索阶段，例如TW200424145采用甲基烯丙基聚醚、烯丙基聚醚、马来酸、丙烯酸羟乙酯共聚得到的聚合物来达到快速分散和降粘的目的，但降低浆体粘度的效果还不够充分。特开2004-43280号公告采用短侧链反应性聚醚大单体来改善浆体粘度，但由于其减水性能差，需要较高掺量才能发挥相应的降低浆体粘度的效果。

综上所述，提供一种合成掺量低、减水率高、坍落度损失小、适应性强、硫酸盐耐性高、浆体粘度低的聚羧酸的方法是十分必要的。

发明内容

本发明旨在克服现有聚羧酸减水剂减水效果不足、坍落度损失快、水泥适应性差、硫酸盐耐性差、浆体粘度高的问题，提供一种三嵌段聚羧酸高性能减水剂的制备方法，生产出的产品具有掺量低、减水率高、坍落度损失小、适应性强、硫酸盐耐性高、浆体粘度低等优点，而且制备工艺过程简单，生产成本小。