[发明专利]一种环状可微交联聚羧酸聚合中间体、其制备方法及聚羧酸减水剂

说明书

本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体公开了一种环状可微交联聚羧酸聚合中间体的制备方法，包括以下步骤：将多元醇及有机溶剂加入反应器中，搅拌均匀后加入缚酸剂，通入氮气保护，在0~5℃条件下，滴加不饱和酰氯反应1~8h，用饱和盐溶液进行萃取得到萃取物，然后将萃取物减压蒸馏蒸发有机溶剂，得到环状可微交联聚羧酸聚合中间体。本发明利用多元醇与不饱和酰氯直接高效酯化得到环状可微交联聚羧酸聚合中间体，将制得中间体应用于羧酸聚合，得到带环状结构且分子链微交联的聚羧酸减水剂，降低羧酸对泥土的敏感性，提高聚羧酸减水剂的保水性，增强对水泥的分散能力，降低对水的敏感度，提高抗离析泌水性能。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种环状可微交联聚羧酸聚合中间体、其制备方法及聚羧酸减水剂。

背景技术

聚羧酸减水剂是目前最为常用的一类高效减水剂，相较于传统的萘系磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺甲醛缩聚物等减水剂，聚羧酸减水剂具有渗量低、保坍性能好、混凝土收缩率低、分子结构上可调性强等优势。聚羧酸优异的性能来源于其独特的梳形分子结构，它由富含羧酸基团的主链和聚氧化乙烯醚侧链组成，聚羧酸减水剂在混凝土中减水是通过羧基吸附在水泥颗粒上，以及长侧链分子结构的空间位阻，把水泥颗粒之间包裹的水释放出来，达到减水的作用。

针对混凝土材料定型产品，目前砂石原材料紧缺，市场竞争大，商混站采购砂石品质较差，如含泥量大等，在混凝土实际生产过程中，泥土首先吸附了聚羧酸减水剂，使得吸附在水泥颗粒上的减水剂数量不足，其减水效果变差，混凝土流动性变差，反映出混凝土坍落度保留时间短，坍落度损失大，混凝土难以泵送；此外因为环保政策严禁开采河砂，人工机制砂的大量使用，级配差机制砂容易造成混凝土保水性能差，离析泌水，商混站品质可控性下降，最终混凝土施工困难。对聚羧酸减水剂的超大减水率、原材料适用性强、耐粘土等提出了更高要求，迫切需要研究开发新型聚羧酸减水剂满足上述功能多样化要求。

中国专利CN201010600801.3通过聚醚侧链和巯基链转移剂之间的酯化反应制备出同时具有聚合基团和链转基团的活性单体，然后与不饱和酸单体共聚即可得到的超支化聚羧酸减水剂，产品具有优异的水泥分散能力和良好的坍落度保持能力。但该方法中活性单体的链转移活性明显大于其聚合活性，自由基链引发所需活化能较大，同时随着聚合过程温度上升，带有链转基团的活性单体其酯基水解加剧，链转移效果增强可能会达到链终止效果，聚合反应可控性较差，这会使得产品的有效成分—超支化聚羧酸含量偏低，最终使产品性能的提升幅度并不理想，同时减水剂成品质量稳定性较低。中国专利CN20121040454.7通过多元醇和丙烯酸之间的酯化反应制备出星形可聚合活性分子，进而将其运用到常规聚羧酸的制备中，可得到星形结构的聚羧酸减水剂。该产品比常规梳形聚羧酸具有更优越的水泥净浆流动性及保持能力、良好的水泥适用性和混凝土应用性能。但该工艺使酯化得到的中间体为星形活性分子，聚合空间障碍较大使得反应可控性差，对链转移作用要求较高，同时聚合易交联，分子量不可控；反应需要在较高的温度下进行，由于丙烯酸类是一类比较活泼的不饱和单体，容易在高温下容易引发自聚合，导致部分酯化产物不具有聚合活性。201710376772.9号中国专利通过将异氰酸酯化合物中的至少两个异氰酸酯基分别与烯醇化合物和聚二醇单醚反应，形成具有环状结构的聚酯单体，合成的聚羧酸减水剂具有抗泥土和减水的效果；但该反应为酸醇脱水缩合酯化法，空间障碍较大且反应过程为可逆过程，缩合过程产生的水会影响到中间体的产率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环状可微交联聚羧酸聚合中间体、其制备方法及聚羧酸减水剂，利用多元醇与不饱和酰氯直接高效酯化形成环状可微交联聚羧酸聚合中间体，再将中间体应用于羧酸聚合，最终得到带环状结构且分子链微交联的聚羧酸减水剂，降低羧酸对泥土的敏感性，改善羧酸分子结构的保水性，降低对水的敏感度。

为实现上述目的，本发明提供了一种环状可微交联聚羧酸聚合中间体的制备方法，包括以下步骤：