[发明专利]一种中低坍落度混凝土专用双齿型膦酸基减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中低坍落度混凝土专用双齿型膦酸基减水剂，其结构为，其一端为由N原子连接的双亚磷酸或双亚磷酸盐G，称之为末端双齿吸附基团，其另一端为C1~C12饱和烷基或不饱和烷基为起始剂，经和环氧乙烷和环氧丙烷发生烷氧基化反应制备的聚醚链P，两端之间通过连接臂L相连，所述连接臂L为C1~C10的脂肪族或芳香族基团。本发明所述中低坍落度混凝土专用双齿型膦酸基减水剂可以实现中低坍落度混凝土长时间平稳保坍，改善和易性能，提升混凝土力学性能和耐久性能，适用于核电、水电、超高层、超大跨径桥梁等特种工程。

技术领域

本发明属于混凝土减水剂技术领域，具体涉及一种中低坍落度混凝土专用双齿型膦酸基减水剂及其制备方法。

背景技术

混凝土减水剂是一种降低拌合水用量，调控混凝土流动性能，提升混凝土力学性能和耐久性能的羧基或磺酸基接枝聚合物，可归属于阴离子表面活性剂。随着超大跨度桥梁、超大体积混凝土以及超高层建筑等行业的发展，对混凝土的强度和耐久性等性能提出了更高的要求，减水剂行业的发展也经历了由木质素磺酸盐减水剂、萘系减水剂等磺酸盐类减水剂，发展到新一代高性能聚羧酸减水剂。

随着优质砂石骨料的减少，对于石粉含量高、黏土含量高或者含硫酸盐的低品质砂石骨料或者机制砂，不管传统的磺酸盐类高效减水剂还是新一代的聚羧酸高性能减水剂，在混凝土拌合过程中，减水剂的性能会受到一定的不利影响。工程上往往通过超掺减水剂或者增加拌合水的用量的方法来保证混凝土的使用性能和运输要求，这些措施容易造成混凝土离析、强度下降、混凝土收缩增加等问题。

专利CN 105271887 A报道了一种保坍型改性萘系减水剂的制备方法。在萘系减水剂的缩合过程中，引入含有磷酸酯基的芳香族共聚单体，经缩合得到改性萘系减水剂。在减水剂分子结构中引入磷酸酯基，解决了现有萘系减水剂坍落度经时损失快的性能缺陷，应用于混凝土中时，坍落度保持优异、减水性能高、且不影响混凝土早期强度。

专利CN 105713151 A报道了一种以亚磷酸为吸附基团，利用自由基共聚反应制得一类以亚磷酸盐为吸附基团的梳型减水剂，有效改善混凝土的流动性能和工作性能保持能力。

专利CN 106008853 A首先将不饱和卤代烃与不饱和聚醚、不饱和羧酸自由基预聚合，然后将其与烷基磷酸酯通过Arbuzov反应得到含磷酸酯基的共聚产物，掺量低、减水率高、保坍时间长和抗泥性强的优点，能够避免混凝土中含泥骨料带来的不利影响。

专利CN 105713150 A利用可逆加成-断裂转移聚合方法，将磷酸酯基团引入序列结构分布明确的嵌段聚羧酸主链结构上，制备出来的减水剂具有明显的耐硫酸盐性能，减水、保坍以及水泥适应性得到明显改善。

万甜明等报道了一种复合泥土吸附剂(与聚羧酸减水剂复配的抗泥土副作用的复合泥土吸附剂研究[J].新型建筑材料,2014.10,34-37)。以分散稀释剂、缓凝剂、离子络合、表面活性剂和水为原料，按照一定的质量百分比复配制成复合泥土吸附剂，提高了聚羧酸减水剂在低品质骨料中的初始流动性能和保坍性能。

专利CN 105271887 A所述的磷酸酯改性减水剂其减水机理仍为静电排斥，作用力较弱，需要较高的掺量，混凝土试验中，坍落度损失仍然严重；专利CN 105713151 A，CN106008853 A和CN 105713150 A报道的通过自由基聚合的含磷酸基梳形聚合物具有良好的减水和保坍性能，但膦酸基单体具有链转移作用，在制备梳形聚合物的自由基反应中，存在分子量难以控制、分子量分布宽且分子量难以提升等问题，且膦酸单体无商品化，原材料来源存在困难，产品研发仅局限在小试阶段，难以实现工业化，走向工程应用；万甜明等报道的一种复合泥土吸附剂也局限在传统羧基聚合物的复配使用，难以实现减水剂性能的根本性提升。