[发明专利]一种两性型抗菌聚羧酸系高效减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种两性型抗菌聚羧酸系高效减水剂，本发明方法制备一种单侧链上带有三条聚醚大分子支链的季铵盐结构聚羧酸减水剂，通过控制减水剂主链的分子结构/分子量和支链聚醚的分子结构/分子量来调节产品性能，反应迅速效率高，无毒无污染，操作简单。用本发明方法制备的聚羧酸系减水剂是一种两性型抗菌的聚羧酸系高效减水剂，产品性能高效稳定，适应长期、高温储存。

技术领域

本发明涉及一种水泥混凝土用聚羧酸系减水剂的技术领域，特别涉及到一种采用迈克尔加成反应，氧化-还原自由基聚合与季铵盐反应的聚羧酸系减水剂的制备方法。

背景技术

近年来自然灾害的频繁发生，对混凝土建筑物的抗压、抗震等性能要求进一步加强，促使国内外学者寻求性能更好的聚羧酸系减水剂。根据聚羧酸减水剂分子的带电性的不同，可将其分为阴离子型、两性型和非离子型聚梭酸减水剂。目前研究较多的是醋型、醚型阴离子聚接酸减水剂，而对及两性聚致酸减水剂的研究却鲜有报道。对于传统的阴离子型聚羧酸减水剂，水泥体系的高盐浓度尤其是浓度对其分子构象影响很大，使高分子在水泥颗粒上吸附变慢，侧链卷曲。这使得静电斥力和空间位阻效应降低，进而影响水泥体系的分散性。

张月星等从减水剂吸附作用机理和两性聚电解质溶液理论出发，设计并合成了一种两性聚羧酸超塑化剂，来降低水泥中无机盐的影响，使分子保持舒展构象，增强聚羧酸减水剂的水泥适应性。结果也证明了该减水剂具有增加混凝土强度，改善水泥硬化物孔结构和降低水泥水化热和温度，提高混凝土耐久性等优点。孙娜，采用水溶液聚合法，在过硫酸钾作用下，以马来酸酐、甲基酰氧乙基三甲基氯化铵、稀丙基聚氧乙稀醚为原料，合成了一种两性聚羧酸减水剂。以普通桂酸盐水泥的初始净菜流动度为评价指标，运用正交试验优化其合成工艺条件。然后分别用普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥对进行评价发现：与商用超塑化剂相比，在中的表观吸附量较好，力学性能稍逊，需加以改善；而在中的表观吸附量和力学性能均较好，有实用价值。且电位测试表明，的主要作用机理是空间位阻作用。

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的在不影响聚羧酸系减水剂固有性能情况下，增加其抗菌，两性型功能。本发明方法得到的减水剂，其单侧链上有三条大分子聚醚支链大大增加了空间位阻，大大降低了插入粘土的层状结构中的几率，故具有更好的保坍效果。本方法与目前现有方法相比，大大提高了反应效率，有效解决了现有聚羧酸类减水剂的侧链容易插入粘土的层状结构中，导致其损失快，进而导致混凝土的工作性能下降的技术问题。在聚羧酸系超塑化剂的侧链上引入季铵盐形成阳离子基团，合成两性聚合物，不仅具有抗菌性，还可以大大降低超塑化剂对无机盐离子的敏感度，使其分子保持伸展构象，从而用该方法制备的减水剂不仅更易于在水泥颗粒表面吸附，而且可以提高了减水剂分子的饱和掺量和分散性能。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种两性型抗菌聚羧酸系高效减水剂的制备方法，可以用这种方法赋予减水剂新的功能。

技术方案：本发明中利用迈克尔加成反应，氧化-还原自由基聚合与季铵盐反应制备一种两性型抗菌聚羧酸系高效减水剂，该聚羧酸系减水剂的分子结构式如下：

其中，n,m各自独立地为10～100的整数；r，p各自独立地为0～200，且r，p不同时为0；P为N、NH或O原子；R₁为H、碱金属离子、含1～6个碳原子烷基、1～6个碳原子羟烷基、1～6个碳原子烷氧基、苯基或苯基衍生物；R₂为H、含1～4个碳原子烷基、苯基或苯基衍生物；R₃为H或含1～6个碳原子烷基，苯基或苯基衍生物；R₄为1-5个碳原子的烷基；R₅为H或羧基，R₆，R₇各自独立地为H或甲基，X为Br，I或者F原子。

本发明进一步提出了上述抗菌两性型聚羧酸系高效减水剂的制备方法，其具体步骤如下：