專利名稱：梳形共聚物水泥分散劑的制備方法、所用單體及所得梳形共聚物水泥分散劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種梳形共聚物水泥分散劑的制備方法、所用單體及所得梳形共聚物 水泥分散劑，屬于混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，梳形高分子共聚物已被廣泛用作于水泥分散劑，成為繼木質(zhì)素磺酸鹽、萘 磺酸鹽之后的第三代高性能混凝土減水劑。新一代的梳形共聚物水泥分散劑化學(xué)結(jié)構(gòu)可調(diào) 性強(qiáng)、摻量低、減水率高、新拌混凝土的流動(dòng)性和流動(dòng)性保持性好、收縮低、增強(qiáng)效果顯著， 對(duì)于混凝土的綜合性能有質(zhì)的提高，已成功應(yīng)用于許多重大工程。梳形共聚物水泥分散劑主要是由不飽和羧酸和不飽和活性聚醚大單體經(jīng)自由基 共聚而制備所得，其基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是主鏈為脂肪族的烷烴類，分布著一種或多種離子基團(tuán)， 如磺酸基、羧酸基、磷酸基和季胺基，側(cè)鏈由親水性的聚氧化烯(氧化乙烯和/或氧化丙烯) 組成。梳形共聚物發(fā)揮分散作用，主要是由于其吸附到水泥顆粒表面后，離子基團(tuán)使得水泥 顆粒之間相互產(chǎn)生了靜電斥力，同時(shí)側(cè)鏈發(fā)揮空間位阻斥力，使水泥顆粒絮凝結(jié)構(gòu)解體，粒 子間難以彼此靠近，從而提高了水泥顆粒的分散性及其穩(wěn)定性。不少研究報(bào)道了采用各種方法合成不同結(jié)構(gòu)的活性大單體，并用于梳形共聚物水 泥分散劑的制備。此類梳形共聚物在一定程度上改善了新拌混凝土的流動(dòng)性及坍落度保持 性，但存在的不足在于，活性大單體的基本結(jié)構(gòu)均為含雙鍵的單一聚氧化烯長(zhǎng)鏈，其經(jīng)共聚 后在共水泥分散劑中發(fā)揮空間位阻作用的能力有限，因而，該類型的梳形共聚物一般需要 比較高的摻量才能有效的提高混凝土新拌性能。專利CN1314614報(bào)道了一種聚羧酸系混凝土減水劑及其制備方法。該制備方法分 兩步合成，第一步以甲苯作為溶劑，濃硫酸為催化劑，用聚乙二醇和丙烯酸進(jìn)行酯化反應(yīng)。 反應(yīng)完成后，抽出甲苯和水，制得不飽和活性聚醚大單體聚乙二醇丙烯酸酯；第二步在制 得的活性大單體中加入甲基丙烯磺酸鈉和丙烯酸，用過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鈉為引發(fā)劑，巰基 乙醇作為鏈轉(zhuǎn)移劑，在水溶液中進(jìn)行聚合，最后再用氫氧化鈉中和得聚羧酸減水劑溶液。這 種制備方法步驟繁瑣，需要先酯化制備活性聚醚大單體，再進(jìn)行共聚合。酯化中用到了大量 的有機(jī)溶劑甲苯，不僅增加了成本，而且對(duì)環(huán)境造成污染；另外，制備過(guò)程中以聚乙二醇和 丙烯酸進(jìn)行酯化，會(huì)生成大量副產(chǎn)物聚乙二醇雙丙烯酸酯，嚴(yán)重影響后續(xù)聚合反應(yīng)的質(zhì)量。專利CNlOl 186460報(bào)道了以不同分子量的烯丙醇聚乙二醇為活性聚醚大單體，水 溶液中，以過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，與馬來(lái)酸酐和丙烯酸甲酯進(jìn)行共聚，制備了聚羧酸系減水 劑。該減水劑需要有較高的摻量才能有較好的凈漿流動(dòng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，所得梳形共聚物 水泥分散劑摻量低，可有效提高水泥分散性及其穩(wěn)定性。
本發(fā)明還提供上述制備方法中使用的單體。本發(fā)明還提供上述制備方法所得的于梳形共聚物水泥分散劑。所述梳形共聚物水泥分散劑的制備方法為，由單體a和b在水性介質(zhì)中發(fā)生自由 基共聚反應(yīng)，其中單體a用通式⑴表示
權(quán)利要求
1.梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，其特征在于，由單體a和b在水性介質(zhì)中發(fā)生自 由基共聚反應(yīng)，其中單體a用通式⑴表示
2.如權(quán)利要求1所述的梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，其特征在于，單體a和b的 摩爾比為1 (1 10)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，其特征在于，單體a的 制備方法為(1)由式(III)所示的化合物C與縮水甘油進(jìn)行開(kāi)環(huán)加成反應(yīng)，得到式(IV)所示的中 間體d ；
4.如權(quán)利要求3所述的梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中式 (III)所示的化合物c與縮水甘油的摩爾比為1 1，將所述縮水甘油緩慢滴加入式(III) 所示的化合物c中，滴加溫度為80 120°C，滴加時(shí)間為4 IOh。
5.如權(quán)利要求3所述的梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中烷氧基化的反應(yīng)溫度為100 150°C，反應(yīng)壓力為0. 1 0. 8MPa。
6.如權(quán)利要求5所述的梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中烷 氧基化的反應(yīng)溫度為110 140°C，反應(yīng)壓力為0. 3 0. 5MPa。
7.如權(quán)利要求1或2所述的梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，其特征在于，單體b含 有通式(II)所表示物質(zhì)中的至少一種物質(zhì)。
8.如權(quán)利要求7所述的梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，其特征在于，單體b為丙烯 酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸、富馬酸或它們的一價(jià)金屬鹽、二價(jià)金屬鹽、銨鹽、有機(jī)胺鹽中的至 少一種。
9.如權(quán)利要求1或2所述的梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，其特征在于，共聚反應(yīng) 的引發(fā)劑是自由基水溶性引發(fā)劑，引發(fā)劑占單體a+b總摩爾數(shù)的0. 5% 10%。
10.如權(quán)利要求9所述的梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，其特征在于，共聚反應(yīng)中 總的單體重量濃度控制在20 60%，反應(yīng)溫度為30 95°C，單體和引發(fā)劑溶液采取分開(kāi) 同時(shí)滴加的方式，單體和引發(fā)劑溶液滴加時(shí)間均控制在1. 0 6. 0小時(shí)。
11.如權(quán)利要求10所述的梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，其特征在于，單體和引 發(fā)劑滴加完后繼續(xù)保溫，保溫時(shí)間為2. 0 8. 0小時(shí)。
12.如權(quán)利要求1或2所述的梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，其特征在于，共聚反 應(yīng)中添加聚合鏈轉(zhuǎn)移劑控制分子量，聚合鏈轉(zhuǎn)移劑在聚合過(guò)程中的用量為單體a+b總摩爾 數(shù)的0. 5% 5. 0%。
13.如權(quán)利要求1或2所述的梳形共聚物水泥分散劑的制備方法，其特征在于，梳形水 泥共聚物分散劑的分子量為20，000 50，000。
14.權(quán)利要求1-13中一項(xiàng)所述梳形共聚物水泥分散劑的制備方法中使用的單體，其特 征在于結(jié)構(gòu)用通式(I)表示
15.由權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述制備方法所得的梳形共聚物水泥分散劑，其特征在 于，結(jié)構(gòu)式如(VI)所示，
16.如權(quán)利要求15所述的梳形共聚物水泥分散劑，其特征在于，χ y=l (1 10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及梳形共聚物水泥分散劑的制備方法、所用單體及所得梳形共聚物水泥分散劑，所述梳形共聚物水泥分散劑的制備方法為，由單體a和b在水性介質(zhì)中發(fā)生自由基共聚反應(yīng)，其中單體a用通式(I)表示單體b用通式(II)表示。優(yōu)選單體a和b的摩爾比為1∶(1～10)。上述制備方法所得的梳形共聚物水泥分散劑的結(jié)構(gòu)式如(VI)所示。本發(fā)明在梳型共聚物水泥分散劑中引入新的單體a，該單體分子結(jié)構(gòu)中具有不飽和活性雙鍵和兩條支化聚氧化烯長(zhǎng)鏈，能極大增強(qiáng)水泥顆粒之間的空間位阻作用，提高水泥的分散穩(wěn)定性。該分散劑制備方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)操作方便，同時(shí)所得梳形水泥分散劑具有摻量低、分散性好、減水率高、坍落度損失小、本體含氣量低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B103/40GK102115516SQ20101060077
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者喬敏, 冉千平, 劉加平, 張志勇, 楊勇, 毛永琳, 繆昌文 申請(qǐng)人:江蘇博特新材料有限公司, 江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司, 江蘇蘇博特新材料股份有限公司