[发明专利]一种高适应性快分散膦酸基减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属建筑材料中混凝土减水剂技术领域,具体涉及一种具有新颖结构的膦酸基聚合物及其制备方法。

背景技术

聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，具有分子结构可设计性强、掺量低、减水率高、保坍性能好、混凝土收缩率低且体积稳定性好、工艺清洁等优点，自上世纪80年代日本触媒公司首次开发出以来，聚羧酸系减水剂在国内外的研究取得了很大进步，逐渐成为市场的应用主流。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。但随着国家基础设施建设持续推进，传统河砂和优质粉煤灰、矿粉等资源日益短缺，机制砂和脱硫灰、脱硝灰等替代资源逐渐成为混凝土原材料主流，而这些替代资源存在含泥量大、级配差、活性低等缺点，聚羧酸减水剂在不同区域原料中，减水率和保坍性能差异明显，体现出了适应性差的特点，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，然而限于所处自然环境以及资源，各地混凝土用砂量以及种类不同，甚至威胁到混凝土流动性能的调控。

为提高聚羧酸减水剂对混凝土原材料的适应性，高校、科研院所和企业的研究者对聚羧酸分子结构进行了大量的拓展工作，对分子量、侧链长度、酸醚比、主链刚柔性等结构参数进行了系统优化，衍生出了大量的更新产品和技术创新，为国内外混凝土减水剂研究和开发的热点。

专利CN 103467670A报道了一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法。该减水剂由季铵盐低聚物、异戊烯醇聚氧乙烯醚、氨基三亚甲基磷酸、不饱和羧酸等共聚合成。该减水剂对混凝土骨料的含泥量问题不敏感，能够在不提高减水剂掺量的情况下，解决混凝土减水率不高、坍落度损失大以及强度偏低等问题。专利CN 103641963A、CN 104031217A同样报道了类似的含磷酸基团减水剂的抗泥性能。

专利CN 103848944A报道了一种超缓凝聚羧酸减水剂的制备方法。该减水剂由不饱和聚醚大单体、不饱和羧酸/酸酐、不饱和磺酸类小单体以及不饱和膦酸类小单体通过自由基共聚合成。制成的减水剂具有明显的缓凝效果，适用于对凝结时间要求较长的混凝土中，避免了复配缓凝剂的工序，而且不存在复配工艺中的均一性和储存稳定性的问题，避免混凝土出现凝结时间异常。

专利CN105175658A涉及了一种梳状聚羧酸减水剂键合改性硅灰的方法，包括如下步骤：(1)采用TPEG与AA在链转移剂合引发剂作用下进行可逆加成-断裂转移聚合反应，(2)再将其与AA合KH570的混合物在链转移剂和引发剂作用下进行可逆加成-断裂链转移聚合作用，(3)再与表面羟基化改性的硅灰进行反应，制备出梳状嵌段聚羧酸减水剂键合改性硅灰，该发明优点：制备的聚羧酸减水剂的分子量分布窄，结构可控，该聚合物与表面羟基化处理的硅灰更易键合，可以批量使用，减少劳动强度，使得混凝土的应用更广泛。

专利CN105713150A提供一种耐硫酸盐的聚羧酸减水剂的制备方法及其应用，该减水剂由单体a、单体b、单体c进行可逆加成-断裂链转移聚合。本发明通过在序列结构分布明确的嵌段聚羧酸主链结构上引入强吸附基团-磷酸基，使得嵌段聚羧酸的吸附能力更强，因而改善其对硫酸盐的耐性。因此，本发明制备的聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、坍落度损失小、水泥适应性好、耐硫酸盐等优点，并且本发明合成方法简单，工艺要求低，生产成本小，环境污染小。

专利CN105175740A公开了一种高和易性酯类聚羧酸减水剂的制备方法，先由丙烯酸与和易性高的活性单体混合，加入氧化剂和助引发剂，在低温下滴加不饱和单体、链转移剂、还原剂和水的混合液，反应得到嵌段共聚物中间体，后加入聚乙二醇单甲醚与催化剂进行酯化接枝，最后中和制得。本发明制备的高和易性酯类聚羧酸减水剂通过分子结构设计，引进和易性好的活性单体，采取先低温聚合后高温酯化的方法，该方法双键破坏率低，共聚程度高，生产的减水剂和易性好，减水率高；工业化生产工艺简单、生产周期大大缩短，生产过程绿色环保、无污染。

虽然聚羧酸减水剂衍生产品研究进行了大量的创新工作，但均局限在传统分子框架内，衍生技术对人工骨料和煤矸石、脱硫灰等低活性工业废渣适应性提升有限，仍然不能从根本上解决当今低品位或低活性替代资源导致混凝土初始分散效率低、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。

发明内容