[发明专利]一种抗泥功能单体、抗泥型聚羧酸减水剂及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种抗泥功能单体、抗泥型聚羧酸减水剂及制备方法和应用，属于建筑材料混凝土外加剂领域，抗泥功能单体由如下重量份的原料制成：不饱和芳香族物质100～130份、不饱和胺类120～140份、硅烷偶联剂1～2.5份；所述不饱和芳香族物质为丙烯酸苄酯和OPPEA中的至少一种，所述不饱和胺类为烯丙胺和5‑氨基乙酰丙酸，其中，烯丙胺和5‑氨基乙酰丙酸的重量比为(3～12)：1；本发明的抗泥功能单体能够有效提高聚羧酸减水剂的抗泥、保坍性能；通过引入不饱和芳香族物质丙烯酸苄酯和OPPEA以增大聚羧酸减水剂侧链的空间位阻，通过不饱和胺类在泥土表面及隔层中形成保护层；二者共同作用避免聚羧酸减水剂侧链插入到泥土中，提高聚羧酸减水剂的抗泥、保坍性能。

技术领域

本发明属于建筑材料混凝土外加剂领域，具体涉及一种抗泥功能单体、抗泥型聚羧酸减水剂及制备方法和应用。

背景技术

聚羧酸减水剂(PCE)作为第三代混凝土高效减水剂，具有减水率高、稳定性好、操作方便、环保等特点，现已被广泛应用于高强度混凝土、预拌混凝土、自密实混凝土、泵送混凝土等高性能混凝土中。然而，随着基础建设进入黄金时期，对沙石的需求量日益增大，天然优质的沙石逐渐被人工和劣质的沙石所取代，劣质沙石中含泥量增多。沙石中含泥量过高会严重影响混凝土的工作性能，首先，PCE对泥土十分敏感，沙石中的泥土，特别是蒙脱土对加有PCE的混凝土性能影响很大，含泥量过高会严重影响PCE的减水分散性能，影响混凝土的拌合性能，导致坍落度经时损失较快，无法满足混凝土的运输、施工及泵送要求；其次，含泥量过高会使混凝土结构中出现粘土相，降低水泥与骨料之间的粘结强度，降低混凝土的强度。因此，如何提高聚羧酸减水剂的抗泥性已经成为亟需解决的问题，提供一种抗泥聚羧酸减水剂，对混凝土外加剂和混凝土行业的发展都具有重要的意义。

为了找到相应的解决方法来降低泥土带来的负面影响，研究泥土和PCE之间的作用机理十分必要。含泥量过高导致混凝土流动性下降主要归于四个因素：第一、泥土对PCE的表面吸附，导致泥土与水泥形成表面竞争吸附；第二、泥土对PCE的层间吸附，PCE侧链易插入泥土颗粒的层间而失去分散活性；

目前，抗泥型聚羧酸减水剂的研究主要集中在以下几点：(1)引入磷酸基官能团：磷酸基官能团引入到聚羧酸减水剂后，磷酸酯基处于游离状态，一方面利用其自身较大的空间位阻，能有效阻止聚羧酸减水剂侧链插入到泥土中；另一方面，磷酸基团的吸附能力优于羧基，能减少聚羧酸减水剂在泥土上的吸附，降低泥土对聚羧酸减水剂的敏感性。(2)引入含氮官能团和阳离子官能团物质：众所周知，蒙脱土呈负电性，含氮官能团和阳离子官能团物质能吸附在蒙脱土表面及隔层中，形成一层保护层，抑制聚羧酸减水剂与泥土接触，从而达到抗泥效果。(3)改变聚羧酸减水剂的侧链长度：聚羧酸减水剂的侧链呈梳状，能有效将水泥颗粒隔开，增大混凝土流动性。但是侧链更易插入到粘土中的铝质硅酸盐层中，抑制了减水剂的效果。通过增大聚羧酸减水剂侧链长度，能有效增大侧链的空间位阻，抑制其在泥土上的吸附，提高聚羧酸减水剂的抗泥性能。(4)增大聚羧酸减水剂的空间位阻：聚羧酸减水剂侧链(PEO)是由链状物质组成，空间位阻较小，导致其极易被泥土层吸附，因此通过增大聚羧酸减水剂分子的空间位阻，能使得侧链插入泥土层中变得困难，增大减水剂的效果。如中国专利CN109694213A公开了一种抗泥聚羧酸减水剂及其制备方法，该制备方法将β-环糊精置于聚羧酸减水剂的侧链，展现聚羧酸减水剂通过空间位阻效应分散水泥颗粒的特点，并且β-环糊精基团引入聚羧酸减水剂的分子结构中可以避免聚羧酸减水剂与粘土形成插层结构，阻止化学吸附。该制备方法制得的抗泥聚羧酸减水剂能够从根本上解决聚羧酸减水剂对泥土敏感的问题。但是环糊精水溶性较差，且合成路线较长，成本较高。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种抗泥功能单体，将该抗泥功能单体加入聚羧酸减水剂母液中，可有效降低聚羧酸减水剂对泥含量的敏感度，提高聚羧酸减水剂的抗泥性能。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：