[发明专利]一种具有改善的粘土适应性的混凝土塑化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种具有改善粘土适应性的混凝土塑化剂的制备方法及其应用。所述混凝土塑化剂用作水硬性胶结剂和/或潜在水硬性胶结剂的水分散体的分散剂，粘土适应性好，具有较优减水和较强保坍能力。所述制备方法为，由组分a、单体b、单体c和醛d在组合催化剂e的条件下进行共缩聚反应得到所述混凝土塑化剂，所述混凝土塑化剂的重均分子量为10000～40000；其中，组分a的组成为末端膦酸酯化的芳基聚醚单体a‑1及可选的末端为羟基的芳基聚醚单体a‑2，所述单体b为带羧酸酯基团的芳基单体，所述单体c为带COOH、SO₃H或OPO₃H₂的芳基单体，所述组合催化剂e为质子酸e‑1和非质子酸e‑2的组合物。

技术领域

本发明涉及一种具有改善的粘土适应性的混凝土塑化剂的制备方法及其应用，属混凝土外加剂技术领域。

背景技术

2015年8月，国家提出“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”的伟大战略构想，围绕该战略，国家承包工程项目突破3000个，这为建筑混凝土行业带来了巨大的机遇。国内外混凝土的使用量速度大幅增加，混凝土应用技术水平也在不断发展。在众多的混凝土外加剂中，减水剂是目前研究和应用最广的一种外加剂。减水剂从本质上讲是一种表面活性剂，主要改善混凝土流动性、控制凝结或硬化时间、提高混凝土强度等。

聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，其分子结构主要由聚醚大单体和不饱和的羧酸分子经自由基聚合而成。羧酸官能团之间可以产生静电斥力，侧链可以产生较强的空间位阻作用，因此羧酸减水剂与早期的减水剂相比的，具有较高的减水效率。且随着聚羧酸减水剂的广泛应用，对其性能改进的报道也越来越多。

专利文献US005393343A介绍了一种聚氧化烯胺类的聚醚，其与聚丙烯酸发生酰胺化可得到相应的聚羧酸减水剂。该类减水剂具有很好的保坍性能。该方法的缺点是需要大量有机溶剂带去反应过程中生成的水，其次产物在水中溶解度较低，实际应用受到较大限制。

专利文献EP0924174A1公开了一种长短不同侧链的共聚物，其中长的聚醚侧链用于提高聚合物分散性能，短的侧链用于提高保坍性能。通过调整两种侧链的比例使共聚物达到不同的分散和坍落度保持能力。该方法的缺点是聚合物分散性和坍落度保持性能并不能令人满意，且生产工序繁琐。

专利文献CN1096774A公开了一种用于控制混凝土坍落度损失的聚羧酸减水剂，这种组合物由链基醚，二链烯基醚和马来酸酐为单体，用偶氮二异丁腈为引发体系，在甲苯溶剂中聚合而成。该发明所述减水剂虽然具有较强的保坍能力，缺点是减水能力稍差，掺量需要较高，生产工艺不环保，且所采用的原料链烯基醚价格昂贵。

虽然聚羧酸减水剂在减水和保坍等性能方面取得了较大的进步，但应用的过程中发现存在问题较为突出。聚羧酸减水剂应用遇到的主要问题是其较差的黏土适应性。聚羧酸减水剂在黏土矿物中具有较强的吸附趋势，对骨料含泥量有极高的敏感度，这对混凝土运输、工作状态以及强度都带来很大的影响。目前对于黏土适应性问题也没有好的解决办法，只能通过中复配一些小分子如葡萄糖酸钠、蔗糖、柠檬酸、钾盐等来改善混凝土性质，并不能从根本上解决聚羧酸减水剂在高含泥量地区的适应性问题。

有研究表明(Florent Dalas et al.Tailoring the anionic function and theside chains of comb-like superplasticizers to improve their adsorption[J]，cement and concrete research，2015，67，21-30)，膦酸基的电负性和吸附能力要高于磺酸基和羧酸基，在水泥颗粒表面的吸附较快，能够很快的达到吸附平衡，而且膦酸基能够和水泥中的钙离子形成络合物，延迟水泥的水化过程。将膦酸基引入聚羧酸减水剂体系逐渐成为研究开发的热点。