[发明专利]一种含纤维素醚类单体的聚羧酸减水剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含纤维素醚类单体的聚羧酸减水剂，其合成原料包括单体、小分子不饱和羧酸、合成聚羧酸类高分子用的氧化还原催化体系、链转移剂和中和剂。本发明还公开了上述含纤维素醚类单体的聚羧酸减水剂的制备方法：(1)将小分子不饱和酯、纤维素醚除水后与酯交换反应催化剂、阻聚剂加入反应容器中，体系抽真空后加热搅拌；(2)将上一步产物与不饱和聚醚类大单体、氧化剂溶于水升温后滴加还原剂与链转移剂的混合溶液，同时滴加小分子不饱和羧酸单体；(3)滴加完后保温，冷却至50℃以下，加入中和剂，即为最终产物。本发明还公开了上述聚羧酸减水剂的应用。本发明的聚羧酸减水剂有较好的流动度、保坍性、保水性。

技术领域

本发明涉及水泥添加剂领域，特别涉及一种含纤维素醚类单体的聚羧酸减水剂及其制备方法和应用。

背景技术

水泥在施工应用过程中为了达到需要的流动度往往要掺入过量的水分，这些水分在水泥固化后会在结构中形成孔隙导致水泥构件性能的降低。因此为了保证水泥的保持良好的流动性和固化后的强度，就需要在施工过程中加入减水剂。减水剂能够在不影响混凝土固化后的性能的同时有效降低掺和水的用量。经过几代的发展，目前现在市场上的减水剂以聚羧酸系减水剂产品为主。聚羧酸系减水剂典型结构为梳状的接枝结构，一般以不饱和羧酸类为主链骨架，侧链为聚醚类大单体，再根据具体的性能要求引入其他功能性单体来加强综合性性能。当聚羧酸减水剂加入水泥体系后，主链上的羧酸基团电离并附着于水泥粒子表面，通过电荷间的斥力以及聚醚类侧链间的空间位阻效应来分散水泥粒子，提高水泥浆体的流动性。聚羧酸系减水剂性能优异、绿色环保，并且其分子结构的可设计性高，现已成为减水剂研究的主流方向。但同时传统的聚羧酸型减水剂也存在例如对施工温度敏感、受含泥量影响大、浆体粘度高不利于施工等诸多问题，因此针对不同的施工需求，需要对减水剂进行不同的改性。通过引入含纤维素醚类单体对聚羧酸减水剂进行改性可以提高减水剂的空间位阻效应，同时纤维素醚的保水性能也有助于分散水泥粒子从而提高浆体的流动性。专利CN105985052A中公开了一种添加改性纤维素高效聚羧酸减水剂，利用氧化石墨烯改性木质素合成改性聚羧酸减水剂后，再与建筑废渣粉、纤维素、聚丙烯酰胺等搅拌混合得到高效聚羧酸减水剂，该减水剂对水泥浆体坍落度、固化后的抗压强度均有较好的效果，但减水率一般。专利CN105776942A中公开了一种醚化纤维素增强聚羧酸减水剂，将1,4-丁烷磺内酯改性纤维素通过N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联作用改性丙烯酸，最后参与聚羧酸减水剂的合成，得到增强聚羧酸减水剂，该减水剂对水泥有较高的分散作用，提高了减水率，但水泥浆体流动度一般。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种含纤维素醚类单体的聚羧酸减水剂，具有较好的流动度和保坍性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种含纤维素醚类单体的聚羧酸减水剂，其合成原料包括单体、小分子不饱和羧酸、合成聚羧酸类高分子用的氧化还原催化体系、链转移剂和中和剂；

所述单体包括不饱和纤维素醚类单体和不饱和聚醚类大单体；

所述小分子不饱和羧酸与不饱和纤维素醚类单体摩尔比为5～12:1；

所述不饱和聚醚类大单体，具有500～2000g/mol的分子量，与小分子不饱和羧酸摩尔比为1:2.5～5；

所述氧化还原催化体系中氧化剂的摩尔量为单体摩尔量的0.03％～0.1％；

所述链转移剂的摩尔量为单体摩尔量的0.05％～0.1％；

所述中和剂与小分子不饱和羧酸摩尔比为0.8～1:1。

所述不饱和纤维素醚类单体由小分子不饱和酯、纤维素醚、酯交换反应催化剂和阻聚剂；

所述纤维素醚具有400～2000g/mol的分子量；

所述小分子不饱和酯与纤维素醚类单体摩尔比为1.5～2:1；