[发明专利]一种POSS结构封端的聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种POSS结构封端的聚羧酸减水剂及其制备方法，该减水剂为梳形结构，主链为羧基阴离子基团组成，侧链由甲基封端聚乙二醇和POSS结构封端的聚乙二醇组成；其制备方法将POSS结构封端的烷撑聚氧乙烯醚线性大分子E、甲氧基封端的烷撑聚氧乙烯醚线性大分子F与聚丙烯酸S在催化剂A作用下进行酯化接枝反应，并将生成物稀释成40%质量份数的水溶液，水溶液即为POSS结构封端的聚羧酸减水剂。本发明制备的POSS结构封端的聚羧酸减水剂能提供更强的空间位阻效应，从而获得较传统聚羧酸减水剂更高的减水能力和降粘效果；此外POSS结构具有较大的空间尺寸，能有效抑制聚羧酸减水剂聚乙二醇侧链在泥土中的插层吸附。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种POSS结构封端的聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

为了在低用水量时提高混凝土拌合物流动性，使其保持一定塑化性能以满足现场浇筑，减水剂成为混凝土拌合物不可或缺的组分，其中聚羧酸减水剂由于其减水率高、收缩率低、经济环保等特点已被广泛用于各种混凝土拌合物。随着高性能混凝土的不断发展，混凝土拌合物要求在更低用水时具有良好的塑化性能，这就要求聚羧酸减水剂具有更高的分散能力；此外，随着自然资源的日益枯竭，混凝土拌合物开始大面积采用人造砂石，这就使得砂石等原材料含有少量的石粉和泥粉，但聚羧酸减水剂的聚乙二醇侧链容易在泥土中进行插层吸附，大幅度削弱聚羧酸减水剂的使用效果。

为了提高聚羧酸减水率和塑化时长，现有技术中国专利公开号为：CN107245131A，发明名称为：一种氨基聚醚端基硅烷化聚羧酸减水剂的制备方法，公开了一种氨基聚醚端基硅烷化聚羧酸减水剂的制备方法，通过卤代硅烷偶联剂水解后与氨基聚醚类反应，再与其他不饱和单体通过自由基共聚合反应制得硅烷改性聚醚侧链的聚羧酸减水剂。该方法制备的聚羧酸减水剂较普通的聚羧酸减水剂具有更佳优异的分散能力和保坍能力。现有技术中国专利公开号为：CN110760037A，发明名称为：一种氨基酸改性耐泥型聚羧酸减水剂及其制备方法，公开了一种氨基酸改性耐泥型聚羧酸减水剂及其制备方法，采用氨基酸改性不饱和酸酯、不饱和大单体和丙烯酸通过自由基聚合而成。该减水剂利用其静电排斥作用、非极性结构以及末端空间位阻有效抑制黏土对聚羧酸减水剂的表面吸附和插层吸附。现有技术中国专利公开号为：CN107200819A，发明名称为：一种含硅的聚羧酸减水剂的合成方法，公开了一种含硅的聚羧酸减水剂的合成方法，主要采用有机硅封端的乙烯基聚乙二醇与丙烯酸或甲基丙烯酸发生自由基共聚反应制得；其侧链具有一定吸附能力，因而具有更高的分散性。现有技术中国专利公开号为：CN108623745A，发明名称为：一种含磷聚羧酸减水剂及其制备方法，公开了一种含磷聚羧酸减水剂及其制备方法，通过在聚羧酸减水剂的支链末端引入了苯环及磷酸基结构，苯环增强了聚羧酸减水剂的位阻效应，磷酸基结构提供静电斥力效应，使得制备的聚羧酸减水剂减水率更高。现有技术认为在聚羧酸减水剂的侧链进行适当的改性有利于提高聚羧酸减水剂的空间位阻效应，且引入刚性疏水基团可以有效抑制聚羧酸减水剂在泥土中的插层吸附。

发明内容

1.所要解决的技术问题：

针对上述技术问题，本发明提供一种POSS结构封端的聚羧酸减水剂及其制备方法，能够进一步提高聚羧酸减水剂的空间位阻效应，大幅度抑制聚乙二醇侧链在泥土中的插层。本方法中采用具有一定空间尺寸的POSS基团对侧链进行改性，POSS结构位于聚乙二醇末端，在不影响聚羧酸减水剂的亲水性的同时提供了较大的空间位阻；同时由于POSS结构在三维尺寸上大于黏土的层间距，因此侧链在泥土中插层吸附概率大幅度降低，提高了聚羧酸减水剂的有效利用率。

2.技术方案：

一种POSS结构封端的聚羧酸减水剂，其特征在于：POSS结构封端的聚羧酸减水剂为梳形结构，主链为羧基阴离子基团组成，侧链由甲基封端聚乙二醇和POSS结构封端的聚乙二醇按照预设的摩尔比例组成；其分子式如下式（Ⅰ）：

（Ⅰ）