[发明专利]一种具有核壳结构的稳态聚羧酸超塑化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有核壳结构的稳态聚羧酸超塑化剂及其制备方法，所述具有核壳结构的稳态聚羧酸超塑化剂的核结构由含有疏水链段的乙烯基乙二醇醚类单体及其衍生物单体A、不饱和羧酸或酸酐单体B、丙烯酸烷基酯单体C和烯丙基聚醚类反应型乳化剂D经乳液聚合获得；所述壳结构由乙烯基聚乙二醇醚类单体及其衍生物单体E、不饱和羧酸或酸酐类单体B以及（甲基）丙烯酸羟基酯类不饱和小分子物质F经水溶液聚合获得。本发明所述的稳态聚羧酸超塑化剂制备方法简单、在工程使用中初始分散性好、也能长时间保持混凝土流动性、可显著改善混凝土和易性、且具有优异的材料适应性。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种应用时可以非常显著延长高性能混凝土工作时间的聚羧酸超塑化剂及其制备方法。

背景技术

世界范围内建筑业的发展势头非常迅猛，超高层/复杂结构建筑、大型桥梁、核电、水电等重大工程的施工对高性能混凝土的品质提出了更高的要求，也带来了极大的挑战。构筑物结构的复杂化和施工方式的自动化导致工程施工难度逐渐增大，要求高性能混凝土的流动性保持时间更长，而高性能混凝土本身使用大量的矿物掺合料和多种功能外加剂也使得流动性保持更难。由于各地域的施工温度、混凝土原材料质量和性质差异非常大，在混凝土的拌制和运输过程中经常会遇到新拌混凝土流动性丧失过快的现象。

混凝土的保坍能力不足给工程施工和混凝土的质量带来很多的问题，尤其在夏季高温条件下、混凝土坍落度偏小或者要求超长时间保坍需求时这种现象更加明显。因此，高性能混凝土在不同地域材料和施工环境下稳定的施工性能就显得尤为重要。

经过本专业领域大量学者的深入研究，聚羧酸系减水剂的开发和大规模使用明显改善了混凝土的施工性能，已经被认定为高性能混凝土最关键的组分，它的合理有效使用能够降低胶凝材料用量，增加工业废渣的用量，带来长期耐久性提升的作用。

造成混凝土流动性丧失的原因是由于水泥水化和水分蒸发造成的，混凝土施工时间过长导致水泥水化产物增多，此时生成的水化产物如果混凝土体系中没有多余的分散剂进行分散，则会逐渐出现流动度丧失的现象。

因此，不同因素造成的流动度损失的性质是不一样的，需要补充分散剂的时间需求也是不一样的。

针对上述问题，国内外科研人员进行了大量的改进工作，聚羧酸系列减水剂依靠其优秀的综合性能和可修饰的分子结构成为了本领域研究的重点。现行比较常规的做法除了传统缓凝的办法以外，就是采用保坍型聚羧酸减水剂进行复配使用达到延长混凝土施工时间的目的。

部分中国专利已经公开了相关的保坍型聚羧酸减水剂及其制备方法，这些方法在聚羧酸分子结构中引用了大量的酯键，并随着水泥碱性催化下逐渐水解出吸附基团而达到持续分散的目的。这些方法仍存在引入的酯类单体过多导致减水性能偏低和酯类单体水溶性不够导致的聚合不均匀等问题，也存在由于减水组分和保坍组分复配不合理导致掺量过高造成浪费或者保坍性能无法达到目的等问题。保坍型聚羧酸减水剂的分子设计还存在较大的提升空间。

发明内容

为避免上述问题，满足高性能混凝土长时间施工性能的重大需求，给超长时间保坍需求的混凝土提供技术支持。本发明提供了一种稳态聚羧酸超塑化剂，其既具有较高的减水能力，同时具有无与伦比的长时间保坍效果。

所述稳态聚羧酸超塑化剂是在水溶液中先采用乳液聚合的方式制备核结构聚合物，然后在采用水溶液聚合制备壳层聚合物而成。与常规聚羧酸分子结构相比，本发明所述的稳态聚羧酸超塑化剂既具有亲水性的聚合物壳层结构，其含有强极性阴离子基团和水溶性好的羟基酯的酯基，可提供强分散能力的同时提供混凝土早中期流动度保坍作用。同时具有超长时间保坍能力的内核聚合物，其针对聚合单体进行了疏水改性，通过反应性乳化剂的增溶作用合理的引入了疏水性较强的烷基酯的酯基，解决了聚合均匀性和合理性的问题，而且其水解稳定性相对水溶性酯基更强，能够提供良好的持续分散能力。