[发明专利]超高性能混凝土专用聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超高性能混凝土专用聚羧酸减水剂及其制备方法，该方法包括如下步骤：先将甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯基醚和水加入反应釜中升温溶解，得到A溶液；然后向A溶液中加入双氧水，并分别同时滴加Bruggolite FF6还原剂的水溶液和丙烯酸与N‑乙基全氟辛基磺酰胺丙烯酸酯的水混合溶液，保温反应后冷却至室温，得到B溶液；最后向B溶液中加入液碱，调节pH值至6～8，即得到超高性能混凝土专用聚羧酸减水剂。本发明制得的超高性能混凝土专用聚羧酸减水剂具有超高减水、降粘、保坍和早强等功能，全面提升了超高混凝土的综合性能，更有利于推动其在混凝土领域的应用与发展。

技术领域

本发明涉及聚羧酸减水剂的技术领域，具体地指一种超高性能混凝土专用聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

聚羧酸减水剂作为第三代减水剂产品，具有掺量低、减水率高、保坍性好、收缩率低、体积稳定性好、工艺简单绿色环保、易于实现工业化等优点，已成为混凝土中不可或缺的关键组分。然而，超高性能混凝土(UHPC)作为一种具有超高强度、韧性和耐久性的新型材料，因其超高的胶材用量和超低水胶比设计，使得UHPC拌和物流动性小、粘度大、气泡不易排出、早强性差，大大限制了其应用与发展。如能通过对聚羧酸减水剂进行分子结构设计，赋予其超高减水、降粘、保坍、早强等多功能性，势必能进一步弥补超高性能混凝土的不足，从而大大推动其应用与发展。

专利CN 105601827A公开了一种具有超高减水性能的混凝土减水剂的制备方法，包括由不饱和羧酸单体A、不饱和磷酸单体B、紫外活性的特殊单体C及助引发单体D在甲苯溶液中采用引发剂E利用热引发聚合得到具有紫外活性的大分子F；将制得的固体的活性大分子F加入到去离子水中溶解，在紫外光的照射下，慢慢滴入N-乙烯基吡咯烷酮(N-VP)和单体A进行接枝聚合反应得到最终的减水剂分子。该减水剂分子侧链具有静电排斥和空间位阻的双重稳定作用，减水能力得到极大提升，但不能满足超高性能混凝土对降粘、保坍和早强等性能的要求。

专利CN 106967200A公开了一种兼具保坍和降粘性能的聚羧酸系减水剂及其制备方法，将不饱和改性聚氧乙烯醚投入反应釜内，加热使其融化，融化完全后开启搅拌，得到融化液；将融化液保持温度，在融化液中滴加A、B料液，A料液为引发剂C、引发剂D、不饱和酸烷基酯的混合液，B料液为不饱和羧酸、不饱和酸羟基烷基酯、分子量调节剂的混合液，得到中间产物；将中间产物继续保温，之后降温，加水稀释至一定浓度，搅拌均匀，冷却至室温，所得的最终产物即为减水剂。该减水剂不仅减水、保坍性能良好，而且还能大幅度降低混凝土的粘度，其制备方法工艺简单，成本低，无污染，与水泥适应性好，但不能满足超高性能混凝土对超高减水和早强性能的要求。

专利CN 106317342A公开了一种缓释早强型聚羧酸减水剂及其制备方法，该缓释早强型聚羧酸减水剂为采用包括如下各组分的原料经聚合反应制得：甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、胺基不饱和酸酯、保坍型单体、链转移剂、还原剂和双氧水，其中，甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、胺基不饱和酸酯和保坍型单体的物质的量配比为1.0:1.3～2.5:0.5～1.0:0.3～2.0。该缓释早强型聚羧酸减水剂可在实现保坍性能的前提下，促进水化产物的形成，提高混凝土的早期强度，但不能满足超高性能混凝土对超高减水和降粘性能的要求

总之，上述专利均成功地制备了功能性突出或兼具多功能性的聚羧酸减水剂，但相比超高性能混凝土对减水剂提出的超高减水、降粘、保坍和早强等功能性全面的苛刻要求，仍有较大的差距。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种超高性能混凝土专用聚羧酸减水剂及其制备方法，该方法采用兼具超高分散性、降粘性、早强性的嵌段型超高分子量聚醚与丙烯酸和N-乙基全氟辛基磺酰胺丙烯酸酯单体进行水溶液自由基共聚，制得的超高性能混凝土专用聚羧酸减水剂具有超高减水、降粘、保坍和早强等功能。

为实现上述目的，本发明设计的一种超高性能混凝土专用聚羧酸减水剂，该聚羧酸减水剂的结构通式如下：