[发明专利]一种酰胺/酰亚胺结构的聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种酰胺/酰亚胺结构的聚羧酸减水剂及其制备方法。本发明所述酰胺/酰亚胺结构的聚羧酸减水剂是通过端氨基聚醚酰胺/酰亚胺化得到可聚合的聚醚胺，再与活性单体共聚反应合成，即得所述聚羧酸减水剂。采用本发明所述方法制备的聚羧酸减水剂具有工艺操作简单易控、合成过程安全环保、成本低廉、节能降耗；且所得酰胺/酰亚胺结构的聚羧酸减水剂具有减水率高、流动保持性能好、储存存放期较长、低水胶比时显著降低浆体粘度等优点，解决了酰胺/酰亚胺型聚羧酸合成工艺难度大，原料不易获得，副反应多，以及条件苛刻，成本高等难题。

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高性能减水剂的酰胺/酰亚胺结构的聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

现有文献中将聚羧酸系减水剂按其化学组成分为四类：(1)由甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯酸甲酯(MPEG酯)通过自由基聚合得到的甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物。(2)丙烯基醚共聚物，其主要特点是主链和支链通过醚键桥接，因此在高pH值和在某些高温应用过程中有更好的稳定性。(3)通过在(甲基)丙烯酸和(或)含甲氧基的酯的共聚物上嫁接EO/PO卤氮化合物得到酰胺/酰亚胺型聚羧酸。(4)Sika在2002年发明了聚酰胺-聚乙烯乙二醇支链新型两性聚羧酸减水剂。(Johann Plank，当今欧洲混凝土外加剂的研究进展，混凝土外加剂及其应用技术会议,2004:13-27)目前大部分实现生产的聚羧酸系减水剂以第1、2类结构为主，大多数研究者仅仅是通过变换羧酸单体、反应配比或工艺条件等方面实现性能上的改进，发现聚羧酸进一步的性能提升和功能化进入瓶颈状态。

另一方面，混凝土强度的提高主要通过降低水胶比来实现，这也导致了混凝土粘度较大，造成混凝土搅拌、运输、泵送等一系列的施工问题，很大程度上限制了高强与超高强混凝土的推广与应用。目前可采用的降粘方法主要靠有机外加剂(减水剂)的强吸附分散作用(释放包裹在团聚体中的水分，增加固体颗粒表面水膜层厚度)和矿物掺合料的滚珠效应。目前采用减水剂降低混凝土的粘度，只有提高其掺量，这样一方面会导致成本的提高，另一方面会造成过分缓凝效果，同时还没有研发出降低混凝土粘度的有机降粘剂；矿物掺合料方面目前主要是通过掺入大量粉煤灰改善混凝土工作性能，众所周知掺入粉煤灰可以降低混凝土粘度，但是对于高强、超高强混凝土其降粘效果十分有限。

专利JP3336456、EP1669332A1以及US2007039515A1中报导了亚胺/酰亚胺基聚羧酸的研发，然而其制备成本昂贵、且合成工艺复杂。专利US 7026402通过端氨基聚氧乙烯醚引入酰胺/酰亚胺基或亚酰胺/酰亚胺基合成聚羧酸减水剂，Sika公司(US 0139701)公开的酰胺/酰亚胺-酰亚胺聚羧酸系减水剂的制备方法，其对应浆体的流动性及保持性能好，早期强度高等优点。但由于这两类结构的减水剂原材料不易获得，且成本较高，还没有进入实用阶段。

专利CN102181062B报道了以聚(甲基)丙烯酸和另一端含有氨基的甲氧基聚氧乙烯醚为反应物，在催化剂的作用下发生酰胺化反应制备得到酰胺结构的聚羧酸，但是存在酰胺化难度大、接枝率不高，分子设计比较困难，难以控制等问题。

专利CN 102627744 B采用两步反应在醚类聚羧酸的分子结构中引入少量的酰胺多胺单元，制备出了新型的醚类聚羧酸减水剂。第一步是乙醇胺在催化剂的作用下与马来酸酐发生酰化反应得到酰胺多胺，第二步是酰胺多胺与烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐、烯丙基磺酸钠通过自由基聚合得到新型的醚类聚羧酸。但是运用不饱酸酐和一元醇胺进行酰化反应，很难保证没有酯化反应的发生。

发明内容

本发明针对现有酰胺/酰亚胺结构的聚羧酸减水剂的合成工艺难度大，原料不易获得，副反应多，以及条件苛刻，成本高等问题，提供一种具有酰胺/酰亚胺结构的聚羧酸减水剂的制备方法，其工艺操作简单易控、合成过程安全环保、成本低廉、节能降耗；且所得酰胺/酰亚胺结构的聚羧酸减水剂具有减水率高、流动保持性能好、储存存放期较长、低水胶比时显著降低浆体粘度等优点。