[发明专利]聚丙烯酸酯类纳米保坍剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种聚丙烯酸酯类纳米保坍剂及其制备方法和应用，涉及混凝土外加剂技术领域。该聚丙烯酸酯类纳米保坍剂，包括以下原料制备得到：单体A、单体B、单体C、乳化剂、助乳化剂和引发剂；单体A为不饱和聚醚类单体，单体B丙烯酸衍生物，单体C为丙烯酸酯类单体。本发明的聚丙烯酸酯类纳米保坍剂，基于微乳液聚合技术，引入乳化剂和助乳化剂，将疏水性聚酯分散于水中并形成胶束，缓解聚酯的水解，提供持续的分散性，实现长时间保坍的目的。

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂技术领域，特别是涉及一种聚丙烯酸酯类纳米保坍剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着社会生态环保意识的增强，以砂石、煤灰为代表的混凝土原材料质量出现波动，严重影响高性能混凝土的工作性能，使混凝土在高温下坍落度损失过快的问题更为凸显。此外，为保证顺利施工，高速铁路、水利大坝和超高层建筑等重大工程建设项目要求高性能混凝土必须长时间保持较好的流动性，并确保高性能混凝土坍落度损失可调控。

保坍剂是混凝土中常见的外加剂组分，可以有效降低混凝土坍落度损失。新一代的梳形聚羧酸系保坍剂，在碱性条件下水解释放羧基，可实现对水泥颗粒长时间的持续分散，在低掺量条件下可表达出较好的保坍效果。相比于通过添加柠檬酸钠、多聚磷酸钠等缓凝剂以延长水泥凝结时间达到保坍目的的方式，聚羧酸系保坍剂具有明显的优势。目前，聚羧酸系保坍剂大多采用水溶性的聚酯作为缓释保坍关键组分，可以达到基本的保坍性能。但是，要达到更长时间的保坍能力需要引入新的聚酯方可实现。为提高保坍剂的坍落度控制能力，研究人员采用多种不同类型的聚酯改进了聚羧酸系保坍剂的合成工艺。例如，发明专利CN201410531265.4公开了一种聚羧酸保坍剂及其制备方法，将丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯等水溶性聚酯和甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯等疏水性聚酯，与羧酸、不饱和聚醚和烯烃共聚制备得到聚羧酸系保坍剂，由于分子链中含有较多的羧基、羟基、叔胺基和酯基等官能团，从而延缓了酯基的水解速率，提高了保坍性能。

目前，提高聚羧酸系保坍剂保坍性能的关键技术在于延缓酯基的水解速率。甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯等疏水性聚酯在水中溶解度较低，比聚丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸羟丙酯等水溶性聚酯具有更低的水解速率，在长时间保坍上更有效。但是，在水溶性的聚羧酸保坍剂中引入高含量的疏水性聚酯，容易导致保坍剂沉淀析出，难以提供较佳的保坍性能。

微乳液聚合是高分子聚合技术的重要分支之一，在制备小粒径的乳胶粒子上具有独特的优势，已经广泛地应用于涂料、胶黏剂、化妆品和油井添加剂等领域。微乳液通常是由油、水、乳化剂等构成的透明或者半透明胶体分散体系，其中的乳胶粒尺寸大多分布在10～100nm，并且具有极佳的热力学稳定性。然而，尚未发现采用微乳液聚合制备聚羧酸纳米减水剂的相关报道。

发明内容

基于此，有必要针对现有高含量疏水性聚酯保坍剂存在的问题，提供一种聚丙烯酸酯类纳米保坍剂，基于微乳液聚合技术，引入乳化剂和助乳化剂，将疏水性聚酯分散于水中并形成胶束，缓解聚酯的水解，提供持续的分散性，实现长时间保坍的目的。

一种聚丙烯酸酯类纳米保坍剂，包括以下原料制备得到：单体A、单体B、单体C、乳化剂、助乳化剂和引发剂；

所述单体A的分子结构通式为：

式I中，R₁＝H或者CH₃，R₂＝CH₂O、CH₂CH₂O、OCH₂O或者OCH₂CH₂CH₂O，m取0～60的整数，n取0～60的整数，其中m和n不可同时取0；

所述单体B的分子结构通式为：