[发明专利]一种抗黏土型聚羧酸减水剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚羧酸减水剂及其制备方法和应用，是将含金刚烷结构单元物质和带有双键的不饱和单体按摩尔比为1:1～1:1.5进行反应，得到含双键的不饱和金刚烷衍生物；然后将不饱和羧酸单体、不饱和聚氧乙烯醚单体、不饱和金刚烷衍生物混合，加入去离子水以及乳化剂搅拌溶解后，加入引发剂以及链转移剂，在50℃～80℃反应4～6h，结束反应后冷却至室温，再用碱溶液调节PH至中性，得到抗黏土型聚羧酸减水剂。该抗黏土型聚羧酸减水剂拥有优异的抗黏土性能，具有良好分散能力以及流动度保持能力、低掺量、高减水率。

技术领域

本发明涉及减水剂领域，特别涉及一种抗黏土型聚羧酸减水剂及其制备方法和应用。

背景技术

聚羧酸减水剂作为混凝土行业中不可或缺的一种外加剂，具有减水率高、掺量小、流动度高以及结构设计灵活等优点，广泛应用于混凝土、陶瓷等领域。

混凝土主要以砂石为骨料，近年来由于砂石资源匮乏，许多区域开始在黏土量高的山体以及河流等地方开采砂石资源，导致混凝土砂石骨料黏土量增加。砂石的品质直接影响混凝土性能，黏土含量过高会使聚羧酸减水剂失效，直接导致混凝土流动度下降；其次，黏土含量过高会降低水泥和骨料之间的粘接强度，影响混凝土抗压抗折等性能。目前黏土种类主要有蒙脱土、高岭土、伊利土等几种。其中蒙脱土对聚羧酸减水剂的负作用最大，主要是源于聚羧酸减水剂中聚醚侧链易插层进入蒙脱土的层状结构，从而难以发挥空间位阻作用，导致其作用失效。现阶段解决聚羧酸减水剂对黏土敏感性的方法主要有添加抗黏土牺牲剂以及对聚羧酸减水剂分子结构设计改性。如熊锃等人(2017)以过氧化氢-抗坏血酸为氧化还原引发体系，采用聚戊烯醇聚氧乙烯醚、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯以及自制的季胺盐活性单体，合成了带有季胺盐活性基团的聚羧酸减水剂；实验表明，该抗黏土型减水剂在黏土含量大于4％的时候分散性能几乎不受影响；但是，该方法所采用的黏土类型为河沙中所含泥土，在实际应用中不具有代表性。CN106496447A公开了一种具有高效抗黏土作用的星型两性聚羧酸减水剂及制备方法，该聚羧酸减水剂采用(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵在链转移剂-星型结构的β-环糊精基双硫酯化合物下通过RAFT聚合得到；该聚羧酸减水剂不仅减水率高而且表现出优异的抗黏土效果；但是，该方法单体合成步骤繁琐，不利于扩大生产。CN105330834A公开了一种侧链端基改性聚羧酸系抗黏土减水剂及制备方法，该方法先合成一种端叠氮基聚羧酸系减水剂，再将其与端炔基苯类-吡啶类衍生物进行点击化学反应，得到侧链端基是苯类-吡啶类衍生物的聚羧酸系抗黏土减水剂；通过增大聚醚端羟基的尺寸，阻碍其在黏土内的插层吸附，从而实现抗黏土目的；但是，通过该方法得到聚醚端羟基的空间位阻较小，抗黏效果不明显。

因此，本发明选用具有代表性的钠基蒙脱土为黏土研究对象，引入较大空间位阻的金刚烷结构单元，以阻碍聚醚侧链插层进入蒙脱土层间结构，实现抗黏土效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种空间位阻大、抗黏土效果好的聚羧酸减水剂及其制备方法和应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种抗黏土型聚羧酸减水剂的制备方法，包括下述步骤：

(1)将含金刚烷结构单元物质和带有双键的不饱和单体按摩尔比为1:1～1:1.5在一定温度下进行反应，得到含双键的不饱和金刚烷衍生物；

(2)将不饱和羧酸单体、不饱和聚氧乙烯醚单体、不饱和金刚烷衍生物混合，加入去离子水以及乳化剂搅拌溶解后，加入引发剂以及链转移剂，在50℃～80℃反应4～6h，结束反应后冷却至室温，再用碱溶液调节PH至中性，得到抗黏土型聚羧酸减水剂。

步骤(1)中，所述含金刚烷结构单元物质为1-金刚烷醇、1-金刚烷胺、1,3-金刚烷二醇中的一种或多种。

步骤(1)中，带有双键的不饱和单体为丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯、丙烯酸、马来酸酐中的一种或多种。