[发明专利]一种短侧链抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种短侧链抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法，由小分子不饱和乙烯基醚、不饱和多元酸/不饱和多元酸酐、不饱和多元酸单烷基酯、含磺酸基团的不饱和甜菜碱在水溶液中聚合而成。采用短侧链的小分子不饱和乙烯基醚代替传统的聚醚大单体，由于侧链结构更短，使得聚羧酸结构具有更大的电荷密度，一方面可弥补短侧链导致的空间排斥力下降，另一方面能降低侧链在粘土层间结构的插层吸附，可以在保证减水率的前提下，提高聚羧酸减水剂对粘土矿物的耐受性。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种短侧链抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

近年来，由于基建工程的大规模开展，导致优质砂石资源正在被逐渐耗竭，而以含泥量高的砂石资源为例的劣质材料在使用过程中，往往会出现与聚羧酸减水剂不适应的问题，为解决粘土矿物与聚羧酸减水剂的适应性问题，国内外研究工作者进行了大量的研究。

专利US 2017/028475Clay insensitive concrete superplasticizer中公开了一种抗泥型聚羧酸减水剂，由苯乙烯、二羧酸开环马来酸酐、开环马来酸酐半酯共聚制得SMA共聚物，然后与MPEG酯化形成的MPEG-SMA，通过研究表明，MPEG-SMA会降低水溶性膨润土对减水剂的负面影响。但MPEG-SMA的制备过程需在二甲基甲酰胺溶剂中完成，反应结束后还需要用乙烷过滤提纯，不仅使用有毒的二甲基甲酰胺，而且生产过程也比较麻烦，同时存在效率低等问题。

中国CN201810036393.X号专利公开了一种抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法，通过将不饱和卤素单体、不饱和羧酸单体、链转移剂等制得预聚体溶液，然后在预聚体溶液中加入N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、不饱和聚醚单体和催化剂金属-有机配合物反应，过滤除去不溶物，减蒸除去溶剂制得，该发明产物在聚醚侧链中引入NVP单元，使聚醚侧链分子尺寸大幅增加，从而提高侧链水化层厚度，进而提高侧链的空间排斥力，同时侧链分子尺寸的增加也使其难以插入到粘土的层状结构中，具有良好的减水和抗泥功效。但产品在生产过程中需要分离提纯，同样存在制备麻烦和效率低等问题。

中国CN 104446101 A号专利公开了一种阳离子改性的聚羧酸减水剂，由异戊烯醇聚氧乙烯醚、一元不饱和羧酸及其衍生物单体、阳离子型单体和二元不饱和羧酸及其衍生物单体在引发剂和链转移剂的作用下共聚而成，该产物在水泥浆体中分子链发生扩展，具有更为优异的减水分散效果，但未实现在减水分散的同时表现出高抗泥型能的应用特征。

中国CN 103467670 B号专利公开了一种抗泥型聚羧酸减水剂，通过在聚羧酸分子结构中引入季铵盐基团来提高产品的抗泥性能，首先用环氧溴丙烷与叔胺类化合物制备季铵盐低聚物，随后将季铵盐低聚物与异戊烯醇聚氧乙烯醚、氨基三亚甲基膦酸、不饱和羧酸一起通过自由基共聚制得，该发明产物能够避免混凝土中骨料含泥量对聚羧酸系减水剂的不良影响，解决混凝土强度偏低的问题。但该方法中引入的磷酸单体导致聚合反应难以控制分子量，而且引入的大量功能单体使减水能力大幅下降。

上述专利通过不同的设计思路和方法合成了抗泥型聚羧酸减水剂，但均使用常规聚醚或改性聚醚单体，较长的侧链一方面能提供更为优异的空间排斥力，但另一方面会增大粘土矿物对聚羧酸层间吸附，提高了减水分散能力的同时反而不利于抗泥性能的设计。而对侧链结构的改性对聚醚单体的反应活性存在不利影响，对于提高聚合反应转化率是不利的。另外，上述专利都或多或少地存在反应过程复杂、需分离提纯等问题。因此有必要开发一种生产工艺简单、性能优异的抗泥型聚羧酸减水剂以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种短侧链抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法，采用短侧链的小分子不饱和乙烯基醚代替传统的聚醚大单体，由于侧链结构更短，使得聚羧酸结构具有更大的电荷密度，一方面可弥补短侧链导致的空间排斥力下降，另一方面能降低侧链在粘土层间结构的插层吸附，可以在保证减水率的前提下，提高聚羧酸减水剂对粘土矿物的耐受性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：