[发明专利]一种高分散超支化聚羧酸减水剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种高分散超支化聚羧酸减水剂的制备方法，是以天然物质与丙烯酸或丙烯酰类单体接枝聚合，得到富含羟基、羧酸根基团的多功能大分子单体，再与甲基丙烯磺酸钠、丙烯酰类单体等单体通过自由基共聚，然后复配助分散剂及缓凝剂，得到所述高分散超支化聚羧酸减水剂。该减水剂具有分散、缓凝、减水等效果，具有“一剂多用”的效果。在减水剂在较低掺量下，对不同的水泥具有较好的分散性和分散性保持能力，有效提高了水泥及混凝土的性能和强度。

技术领域

本发明涉及一种聚羧酸减水剂，尤其涉及一种超支化聚羧酸减水剂的制备方法，主要用于提高水泥均匀的分散性及混凝土的流动性，属于建筑材料、高分子化工及混凝土技术领域。

背景技术

混凝土已成为世界上用量最大、用途最广的结构材料之一，是保证顺利实施国家建设和正常运行国民经济而成为国民经济的重要支柱之一。向混凝土中添加少量化学外加剂，可显著提高水泥混凝土的强度、稳定性、耐久性等性能。目前，市场上有各种各样的化学外加剂，常见的主要有早强剂、缓凝剂、引气剂、膨胀剂、速凝剂、泵送剂和减水剂。减水剂能够成功的列入水泥混凝土中的必备组分之一，这是因为其在水泥混凝土外加剂中应用最广泛、使用量最大（约占外加剂总量的四分之三）。

减水剂（Water Reducing Agent）是一种使水泥粒子高度分散并使分散体系稳定的表面活性剂，聚羧酸系减水剂是一种分子结构为梳型的、包含羧基的接枝共聚物表面活性剂。由于聚羧酸减水剂中含有大量羧基，能够与混凝土中的钙离子形成络合物，加入混凝土中能起到缓凝作用。同时，羧基（-COOH）、磺酸基（-SO₃H）、胺（-NH₂）、醚基（-O-）等极性基团与水亲和力强，能够起到吸附、润湿、分散等表面活性作用。聚羧酸减水剂在水泥粒子表面的吸附状态可以用静电斥力理论解释。

国内外对减水剂都做了大量研究，日本的触媒公司、美国MASTE公司、GRACE公司、意大利MADI公司等厂家已将产品己经用于混凝土预制构件的生产中。日本触媒公司(Nippon Shokubai Co.,Ltd.)在聚羧酸系减水剂的研究方面共申请了近二十项美国专利，研究内容涵盖聚羧酸系减水剂的合成等各个方面。我国在混凝土外加剂技术研究较晚，但近几年在这一技术上都有了显著提高和发展。但是，在应用聚羧酸减水剂的过程中，仍然存在一些问题，如减水剂与水泥的不相适应，减水剂在混凝土中的分散，烯丙基聚氧化乙烯基醚及甲氧基聚乙二醇不饱和羧酸酯等大单体材料质量不稳定等，造成减水剂用量增加但浆体流动性效果不好，出现离析、泌水等现象，混凝土坍落度损失快及快硬等。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中聚羧酸减水剂存在的问题，提供一种高分散超支化聚羧酸减水剂的制备方法。

本发明高分散超支化聚羧酸减水剂的制备，包括以下步骤：

（1）功能大分子单体制备：将天然物质溶解于水中搅拌活化10~12小时，加入丙烯酸或/和丙烯酰类单体及催化剂，在2~4℃接枝聚合反应12~24小时；反应结束后在反应液加入沉淀剂沉淀产物，过滤，干燥，得到含羟基、羧酸根等功能基团的功能大分子单体；或反应产物直接按比例进行后续聚合反应。

所述天然物质为腰果胶、淀粉、卡拉胶、黄原胶、阿拉伯胶、麦芽糊精、纤维素、葡萄糖中的至少一种；天然物质与丙烯酸或/和丙烯酰类单体的摩尔比为1:10~1:25。

所述丙烯酰类单体为丙烯酰氯、甲基丙烯酸、丙烯酸-2-甲氧乙基酯、丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、二甲胺基丙基丙烯酰胺、丙烯酸2-异氰基乙酯 、丙烯酸酐中的至少一种。

所述催化剂为1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二亚胺盐酸盐、三乙胺、2-氯-10-(3-二甲氨丙基)吩噻嗪盐酸盐、对甲基苯磺酸、氢氧化钠中的至少一种；催化剂的用量为丙烯酸或/和丙烯酰类单体摩尔量的0.1~1.5倍。

所述沉淀剂为丙酮、环己烷、石油醚、无水乙醚、N,N-二甲基甲酰胺、甲乙酮、三氯甲烷中的至少一种。