[发明专利]一种高效抑泥型聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高效抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法，由不饱和聚醚单体与不饱和羧酸单体本体共聚，再通过与多胺类化合物的酰胺化反应制得；其中不饱和聚醚单体、不饱和羧酸单体、多胺类化合物的摩尔比为1:3～5:0.3～2.5；所述减水剂中含有的催化剂用量、引发剂用量、链转移剂用量分别为不饱和聚醚单体和不饱和羧酸单体总质量的0.03～0.3％，0.5～1.5％，0.3～1.5％。实验证实本发明的聚羧酸减水剂具有优异的减水分散效果，在较低掺量下仍能表现出较好的流动性和保持能力，在混凝土原材料含泥量较高的情况下，较普通聚羧酸减水剂具有明显优势。

技术领域

本发明涉及一种高效抑泥型聚羧酸减水剂及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、保坍性能好、分子结构可调性强、高性能化潜力大等优点，成为第三代高性能混凝土减水剂。聚羧酸减水剂是一种梳形高分子聚合物，由富含羧酸基团的主链和聚氧化乙烯的侧链组成，主链上的羧基可以定向吸附在带正电的水泥或水泥水化物的表面，而聚氧化乙烯侧链在溶液中伸展形成水化层以提供空间排斥力避免防止水泥团聚，从而赋予了水泥浆体良好的流动性。

骨料是混凝土的主要成分，其性质好坏将直接影响到新拌和硬化后混凝土的性能(如和易性、强度、耐久性等)。聚羧酸减水剂对混凝土骨料含泥量十分敏感，影响混凝土的坍落度及坍落度损失，骨料含泥量超过3％时，还会对强度产生重大影响。通常认为，聚羧酸减水剂与泥土的作用机理包括吸附作用和插层反应。泥砂层间结构能够大量吸附减水剂分子，导致减水剂被泥砂大量吸附后用于分散水泥颗粒的部分减少，分散性变差。在砂石含泥量较高的情况下，既能改善新拌混凝土的状态，又能满足硬化混凝土的强度、耐久性等要求，是近年来聚羧酸减水剂研发与应有领域的一个热门和难点。

在传统聚羧酸减水剂分子结构中引入阳离子可起到抑泥作用。专利CN104119482A中公开了一种抑泥型聚羧酸减水剂，其主要设计思想是在聚羧酸结构中引入不饱和季铵盐结构单元，通过阳离子结构单元的作用降低黏土对聚羧酸减水剂的吸附，阳离子结构单元吸附在黏土表面，聚羧酸主链吸附在水泥及水化产物表面，抗泥型聚羧酸通过桥接作用连接在黏土和水泥基材料表面而实现其抗泥目的。专利CN103467670公开了一种抗泥型聚羧酸系减水剂，采用自己合成的季铵盐低聚物与TPEG和一元不饱和羧酸等自由基聚合，通过季铵盐低聚物提供阳离子结构单元来实现抗泥。专利CN111892685A公开了一种抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法，以不饱和聚醚大单体、含葡萄糖基不饱和阳离子功能单体、丙烯酸为原料，在引发剂和链转移剂存在下通过自由基共聚反应聚合而成的共聚物，该聚羧酸减水剂分子侧链上既含有葡萄糖基又含有季铵盐基团，比现有聚羧酸减水剂具有更强的吸附能力，葡萄糖结构还可与水泥溶合时水泥颗粒表面形成一层稳定溶剂化水膜，阻止了水泥颗粒间的直接接触，阻碍了水化的进行而提高保坍性能。专利CN105199032A提供了一种超早强聚羧酸减水剂，以活性大单体为原料合成，在进一步提高减水剂的空间位阻效应的同时，在分子中引入阳离子，从而提高减水剂的减水率、耐泥性及对水泥的适应性。专利CN104177561A公开一种具有缓释性和耐泥性的聚羧酸减水剂的制备方法，合成一种缓慢释放阴阳非离子的耐泥型醚酯共聚聚羧酸减水剂产品，产品分子结构中含有在水泥强碱环境下不稳定的酯基和酰胺基团，酰胺基团水解产生的胺阳离子对带有负电荷的泥土有封闭作用，达到耐泥效果。

利用对黏土抑制作用的化合物与聚羧酸减水剂复配也可以实现抑泥效果。专利CN108997146A公开了一种新型双子季铵盐抗泥剂及其制备方法及应用，此类抗泥剂的结构特点是在对二溴苄的两端通过季铵化反应连接了两个对称的烷基叔胺，与聚羧酸类减水剂复配可以提高水泥抗泥性能，抗泥时间长，稳定性好，安全环保，适用于大规模应用。CN103723941A公开了一种与聚羧酸减水剂配合使用的粘土抑制剂，为阳离子型含氮低分子量共聚物，由季铵型阳离子单体、含伯、仲或叔胺的单体与交联型单体在水溶液中发生自由基共聚反应而制得。所述粘土抑制剂能在较高含泥量条件下，有效保证或提高聚羧酸减水剂的初始分散能力和分散保持能力，同时不影响混凝土凝结时间、含气量和强度等其它性能。