[发明专利]具有强适应性和保坍性能的膦酸基聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有强适应性和保坍性能的膦酸基聚合物及其制备方法和应用，其具有下述的结构特点：侧链为醚型链段；具有吸附基团，为两级；一级吸附基团为膦酸或亚膦酸官能团，二级吸附基团为羧基，两种官能团以酯键或酰胺键连接；所述的强适应性和保坍性能的膦酸基聚合物的重均分子量为10000‑50000。所述膦酸基聚合物具有新颖分子结构，因此具有掺量低、减水率高、保坍性能优，抗硫酸盐和粘土干扰能力强的优点，且制备工艺可工业化，市场应用空间广阔。

技术领域

本发明涉及一种具有强适应性和保坍性能的膦酸基聚合物及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

随着国家大规模基础设施建设，自然河砂、优质粉煤灰等资源日益枯竭，人工骨料和煤矸石、脱硫灰等低活性工业废渣在现代混凝土中也开始逐步使用，以磺酸基缩聚物为主的传统第一、二代减水剂和以羧基聚合物为主的第三代高性能外加剂在新的复杂组分体系中适应性问题越来越突出，如初始分散效率低、坍落度损失大、体系粘度高等一系列应用问题，混凝土流动性能调控逐渐陷入瓶颈，甚至限制了混凝土技术的发展。

随着国家城镇化进程与“一带一路”战略推进，河砂、优质粉煤灰等传统优质资源日益枯竭，人工骨料和煤矸石、脱硫灰等低活性工业矿渣逐渐得到应用，骨料含泥量和吸水率增大；工业副产石膏作为水泥调凝剂的使用导致胶凝材料SO₄^2-含量偏高，使得胶凝材料的组份更加复杂；南亚或中亚地区高温环境，混凝土损失较快，外加剂的温度敏感性大，混凝土外加剂与材料之间的适应性逐渐变差，导致混凝土初始流动度和流动度保持能力大幅降低，极大限制了高性能减水剂的推广应用，甚至限制到了混凝土技术的发展。

为提升聚羧酸外加剂对水泥、矿物掺合料和砂石骨料的适应性，围绕聚醚大单体分子结构、新型共聚单体、吸附基团类型进行了大量的合成探索、性能测试及应用表征等工作。

美国专利US6352952B1公开了一种改良聚合物，侧链结构嵌入PO进而调控其亲油亲水属性，EO/PO杂化的侧链结构体现良好的分子伸展性，阻止了蒙脱土插层对聚羧酸侧链的吸附，降低了聚羧酸掺量对蒙脱土的敏感性，但增大了聚合物的引气性，若消泡剂使用不当，对混凝土的强度具有潜在的损害。

专利CN101044103A中公开了一种添加阳离子聚合物使水硬组合物砂中的粘土惰性化的方法，包括向该组合物或其组分之一中加入阳离子聚合物的步骤，该阳离子聚合物的阳离子电荷密度大于0.5meq/g，并且特性粘度小于1dl/g，但该两性离子聚合物不便合成，产物收率不是太高，且阳离子聚合物对粘土的惰性能力有限。

专利WO2006/042709描述了如下的缩聚物，其基于含有5至10个C原子或杂原子且含有一个氧乙烯基或氧丙烯基的芳香化合物或杂芳香化合物和选自甲醛、乙醛酸和苯甲醛、或其混合物的醛，其与常规使用的缩聚物相比改善了无机胶结剂悬浮液的增塑作用，并能保持这种作用较长时间(坍落度保持性能)，但该类化合物还处在小试研发阶段，要求的原材料为特殊结构，不便于实现工业化。

专利CN1784369A公开了一种多缩酸混凝土外加剂的制备方法，该外加剂包含侧链中含有聚亚烷基二醇的多缩酸聚合物，其中多缩酸聚合物通过聚合含(甲基)丙烯酸烷基酯单体和特定的聚亚烷基二醇不饱和单体以及不饱和羧酸(盐)单体的单体成分而获得，并且具有特定的重均分子量，该外加剂能降低混凝土粘度、提高坍落度保持性能和抑制泌浆等性能，但该类化合物吸附基团还局限在多羧基结构，对提升聚合物适应性和保坍能力有限。

专利CN105236806A公开了一种高适应性的膦酸基改性聚羧酸减水剂及其制备方法，该减水剂由异戊烯醇聚氧乙烯醚、双氧水、丙烯酸、不饱和膦酸单体、去离子水、还原剂、链转移剂等原料制成，特点之一是引入一种不饱和膦酸单体，该改性减水剂具有良好的抗硫酸盐离子能力和抗泥能力，从而满足了工程需要，但是该类聚合物合成时，引入了不饱和膦酸单体，该单体具有链转移作用，导致制备的聚合物分子量偏小，不易控制，进而影响分散与分散保持性能。