[发明专利]一种具有星型长支链结构的强适应型聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有星型长支链结构的强适应型聚羧酸减水剂及其制备方法，本发明的制备方法具体步骤包括：1)、取长支链聚醚大单体、水加入到反应器内于40～50℃条件下再加入双氧水制得备用溶液；2)、将丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、N‑乙烯基杂环和水混合搅拌得单体混合溶液；3)、将维生素C、巯基乙醇与水混合得引发调节剂溶液；4)、将单体混合溶液和引发调节剂溶液同步滴加在步骤一所得备用溶液中，滴加结束后继续搅拌并降温，用氢氧化钠调节pH值为6.5～7.0，得到具有星型长支链结构的强适应型聚羧酸减水剂。本发明制备方法简单易操作，所制备产物具有适应性强、减水率高及可使混凝土和易性好、流动性好等优点，成本低收益高，具有很好的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及混泥土外加剂制备及使用技术，具体涉及一种具有星型长支链结构的强适应型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。聚羧酸减水剂是目前用量最大及减水效果最好的水泥减水剂，聚羧酸减水剂的优点是减水率高、分散性好、掺量低、通过选择单体及改变配比可以对聚羧酸减水剂的性能进行调控的余地大，同时制备过程污染小、零排放。聚羧酸减水剂的缺点是对于混凝土体系中水泥及砂石含泥量比较敏感，容易造成泌浆、离析，严重影响聚羧酸减水剂的应用。混凝土的生产会消耗大量的砂、石等材料，近些年限制了对于河砂的开采，取而代之的是机制砂及含泥量大的劣质砂，这样导致了聚羧酸减水剂减水分散效果的大大降低，这也为聚羧酸减水剂的抗泥及分散性能提出了更高的要求。

聚羧酸减水剂通常是由丙烯酸类单体与含有双键的聚醚大单体通过自由基聚合获得的，所用的双键聚醚大单体主要为烯丙基醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙基醇聚氧乙烯醚、异戊烯基醇聚氧乙烯醚等，其分子量在1100到3000。在结构上均为直链型大分子，所制备的聚羧酸减水剂的结构均为聚醚大单体为支链的梳形结构，从聚合物的分子结构看属于线形带有支链的聚合物，聚醚大单体的支链长度一般在20～50之间，由于聚醚链段的亲水性强导致聚羧酸减水剂分子在水相及水泥浆体中具有自由运动的能力。聚羧酸减水剂对于水泥颗粒的减水及分散作用是基于其长链和支链对于水泥颗粒的缠绕产生的位阻效应和双电层结构的斥力作用。水泥颗粒是单一的不规则颗粒状，主要为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化钠、氧化镁、氧化铁等形成的具有活性的颗粒，在水相中聚羧酸减水剂可与水泥颗粒之间形成分子间作用力，导致聚羧酸减水剂分子缠绕覆盖在水泥颗粒表面形成双电层结构，阻止水泥颗粒与水接触及延缓水泥水化反应，从而达到分散的目的。

黏土一般具有片层状结构，线形梳型聚羧酸减水剂分子上很容易被吸附在黏土的表面及渗透进入到黏土片层之间，这样就会消耗大量的聚羧酸减水剂在片层状黏土上，造成了黏土的体积膨胀成为淤浆体状，因为聚羧酸减水剂的掺量也比较少，其固体掺量一般为水泥量的0.16％～0.20％，这就导致少量的黏土就能够显著降低聚羧酸减水剂的作用。

目前，市场上迫切需要具有良好抗泥性的聚羧酸减水剂，针对聚羧酸减水剂对于含泥砂石的适应性问题，人们主要通过调整聚羧酸减水剂分子上电荷性能来提高其抗泥性，研究表明两性聚羧酸减水剂具有较好的抗泥效果，原因是减水剂中的阳离子结构能够与黏土产生排斥作用，因此具有更好的减水和抗泥效果。目前实际应用的具有抗泥效果的两性聚羧酸减水剂比较少见，原因主要是：(1)含有可进行自由基聚合阳离子的单体品种少，如二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵等，其阳离子性是以季铵盐与氯负离子以离子键的形式存在，容易自身形成凝胶而影响分散减水效果，这些阳离子单体在减水剂单体中的含量一般在1％左右，含量较大时造成两性聚羧酸减水剂的减水及分散效果很差；(2)如果选用甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、二烯丙基胺等含有双键的有机胺类隐形阳离子单体，其在混凝土的碱性环境中很难显示出阳离子性，其制备的聚羧酸减水剂的抗泥剂分散效果较差；(3)阳离子单体如二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵等本身含有氯离子，氯离子对于混凝土中的钢筋具有腐蚀作用，因此这类阳离子单体用于两性聚羧酸减水剂是受到严格控制和限制的。

发明内容