[发明专利]一种降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法，所述聚羧酸减水剂由不饱和乙烯基醚、不饱和羧酸单体及其衍生物、不饱和膦酸单体和不饱和磺酸单体通过自由基聚合而成。本发明采用具有长链烷基的不饱和乙烯基醚作为聚羧酸减水剂的制备原料，使聚羧酸减水剂侧链的HLB值减小，同时增强了侧链的刚性，不仅降低了侧链对水分子的吸附作用，同时可使侧链在水泥孔溶液中更为舒展，降低了侧链对水分子的包覆作用，从而减少聚羧酸结构对自由水的消耗，在低水胶比的高强混凝土中具有优异的降粘性能，并且该降粘型聚羧酸减水剂的制备方法简单快速，适合大规模生产。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂领域，具体涉及一种降粘型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

目前混凝土技术正逐步向高强和超高强的方向迈进，这使得混凝土的粘度逐渐增大，导致泵送阻力成倍增加，施工难度加大。因此制备得到一种既能满足高强混凝土减水和保坍性能，又能在一定程度上降低高强混凝土粘度的聚羧酸减水剂显得尤为迫切。

目前国内外学者对聚羧酸减水剂的降粘技术看法不一，但对聚羧酸减水剂与水泥基材料的相互作用机理已达到统一。水泥加水拌合后，水泥浆体絮凝结构包裹10％～30％的拌合水，使其不能参与自由流动和润滑作用，而聚羧酸减水剂通过吸附在水泥颗粒表面，长侧链在孔溶液中形成空间位阻，使水泥颗粒分散开。而另一方面聚羧酸分子结构中的亲水基极性很强，侧链上的乙氧基能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，而这层水膜会降低水泥孔溶液的自由水。此外，聚羧酸分子在水泥孔溶液中通常为蜷缩构象，分子侧链舒展度较小，也会使部分水被包覆。

中国专利CN109053974A公开了一种降粘型聚羧酸减水剂的制备方法，将不饱和二元酸单体或其衍生物单体和富马酸二乙醇酰胺磷酸酯与异戊烯醇聚氧乙烯醚进行共聚反应，其中不饱和二元酸单体或其衍生物单体引入的两个羧基以及富马酸二乙醇酰胺磷酸酯分子结构中含有的乙醇基、酰胺基、磷酸基等极性基团均能增加异戊烯醇聚氧乙烯醚分子链上的极性亲水基团的比例，以增加减水剂的亲水亲油平衡值，从而提高减水剂的降粘效果。然而在低水胶比的高强混凝土中，由于用水量本身较低，采用上述亲水性增强的聚羧酸减水剂，会增加聚羧酸分子对水分子的吸附和包覆作用，从而会降低孔溶液中自由水量，使混凝土的粘度提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，通过在原料中加入不饱和乙烯基醚替代传统的聚氧乙烯醚，得到一种具有低亲水性和强刚性侧链的聚羧酸减水剂，降低了聚羧酸对水分子的包覆和吸附能力，从而有效解决了高标号混凝土的高粘度问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种降粘型聚羧酸减水剂，所述降粘型聚羧酸减水剂由不饱和乙烯基醚、不饱和羧酸单体及其衍生物、不饱和膦酸单体和不饱和磺酸单体通过自由基聚合而成，其中所述不饱和乙烯基醚的结构式为：其中R₁为C_1-2亚烷基，R₂为C_30-60亚烷基。

制备原料中加入不饱和乙烯基醚替代传统的聚氧乙烯醚，由于不饱和乙烯基醚中含有不饱和双键，因此最终制得聚羧酸减水剂的侧链刚性增强，使侧链在水泥孔溶液中更为舒展，从而降低了侧链对水分子的包覆作用；同时由于不饱和乙烯基醚中R₂有较多疏水性的烷基，因此最终制得的聚羧酸减水剂侧链的亲水亲油平衡值(HLB值)降低，即聚羧酸减水剂的亲水性降低，从而降低了减水剂对水分子的吸附作用。因而本申请制备得到的聚羧酸减水剂可以通过降低对水分子的包覆和吸附作用，减少对自由水的消耗，使其在低水胶比的高强混凝土中具有优异的降粘性能。

优选地，所述不饱和羧酸单体及其衍生物为不饱和羧酸、不饱和羧酸酐和不饱和羧酸酯中的一种或多种。不饱和羧酸单体及其衍生物可为聚羧酸减水剂提供良好的减水和保坍性能。

优选地，所述不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、3-α丁烯酸和巴豆酸中的一种或多种。