一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑及其制備方法，該方法包括以下步驟：把三元嵌段聚醚大單體和非嵌段聚醚大單體以及馬來(lái)酸酐溶于去離子水中，然后在一定溫度下，不斷攪拌，分別加入引發(fā)劑、還原劑與鏈轉(zhuǎn)移劑，反應(yīng)完成后調(diào)pH至中性，即得本發(fā)明的三元共聚高性能聚羧酸減水劑。該減水劑不僅可以在較低的水灰比的條件下能使混凝土達(dá)到較高的流動(dòng)性能，又因?yàn)榍抖未髥误w所包含的環(huán)氧丙烷具有團(tuán)聚效果，有較大空間位阻效應(yīng)，這使得所合成的聚羧酸系減水劑具有更加優(yōu)秀的分散保持性，并且本減水劑用于混凝土?xí)r具有較低的含氣量，是集減水、保坍和低引氣于一體的多功能、適應(yīng)性強(qiáng)的高性能減水劑。
【專利說(shuō)明】一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑及其制 備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑及其制備方法，屬 于混凝土外加劑領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，特別是"高性能混凝土"這一概念的提出，混凝 土的使用更加注重混凝土耐久性、工作性以及在嚴(yán)酷使用環(huán)境中適應(yīng)性，這就要求減水劑 具有一定的引氣性和良好的坍落度保持性。新型的聚羧酸混凝土高效減水劑必須采用分子 設(shè)計(jì)原理，來(lái)滿足人們配制低水膠比、高強(qiáng)、高耐久性混凝土的需求。具有梳形分子結(jié)構(gòu)的 聚羧酸系高效減水劑因其減水率高、保坍性能好、摻量低、無(wú)污染、緩凝時(shí)間少、成本低等優(yōu) 異性能，適宜配制高強(qiáng)超高強(qiáng)混凝土、高流動(dòng)性及自密實(shí)混凝土，成為國(guó)內(nèi)外混凝土外加劑 研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。
[0003] 而目前國(guó)內(nèi)功能化聚羧酸減水劑的研究基本是空白，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)減水劑母液產(chǎn)品單 一，而復(fù)配產(chǎn)品往往不穩(wěn)定，有時(shí)甚至達(dá)不到預(yù)計(jì)的效果，因此，實(shí)現(xiàn)減水劑功能化設(shè)計(jì)、多 元化母液的生產(chǎn)，對(duì)聚羧酸減水劑的推廣具有重要的意義。
[0004] 國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有人提出合成三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑合成 的思路。特別是三元嵌段聚醚和異戊烯醇聚氧乙烯醚結(jié)構(gòu)同時(shí)引入，在國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)中還 沒(méi)有人提出。中國(guó)專利CN102911324A公開(kāi)了一種制備馬來(lái)酸酐類聚羧酸減水劑的方法和 用途，它是以甲基烯丙基聚氧乙烯醚、含磺酸根單體和馬來(lái)酸酐為原料，在過(guò)硫酸銨為引發(fā) 劑的情況下，60-85°C反應(yīng)溫度下進(jìn)行反應(yīng)4?7小時(shí)制得，因其有支鏈的結(jié)構(gòu)特殊性，其分 子空間位阻增大，合成的聚羧酸高效系減水劑有減水率高、保坍緩釋、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。 但是僅僅依靠聚醚支鏈的結(jié)構(gòu)特殊性還是不能夠使合成的聚羧酸高效減水劑具有最好的 低引氣性，保坍緩釋性也未曾達(dá)到最佳。
[0005] 中國(guó)專利CN102503216A介紹了一種通用型聚羧酸減水劑的合成方法。該通用聚 羧酸減水劑是由改性聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚與（甲基）丙烯酸或衣康酸、甲基丙烯磺酸 鈉等單體進(jìn)行聚合后制備的通用型聚羧酸減水劑，水泥拌合物具有高流動(dòng)性和高保坍性以 及良好的和易性，但該聚羧酸減水劑產(chǎn)品引氣性差，影響混凝土的強(qiáng)度。
[0006] 中國(guó)專利CN102951865A介紹了一種引氣型聚羧酸系高性能減水劑及其制備方 法。該引氣型減水劑是在水溶液介質(zhì)中，以甲基丙烯酸或丙烯酸為主鏈，以不飽和改性聚醚 大單體（甲基烯基聚氧乙烯、烯丙基聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚）為側(cè)鏈而制備的引氣型高 性能聚羧酸減水劑。該減水劑具有引氣性能好，引入混凝土內(nèi)的起泡尺寸小、分布均勻、減 水率高的特性，可提高混凝土的耐久性能，但該減水劑的保坍性能不好，并沒(méi)有一定的緩釋 性。
[0007] 本發(fā)明的目的就是針對(duì)不足之處提供一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧 酸減水劑及其制備方法，本發(fā)明制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件容易控制，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求較 低，是一種低摻量、減水率高、保坍性能好、具有適當(dāng)引氣性的高性能聚羧酸減水劑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種三元嵌 段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑及其制備方法，在聚羧酸減水劑結(jié)構(gòu)中同時(shí)引入非 嵌段和嵌段聚醚，使得聚羧酸減水劑在保證初始減水率高的同時(shí)，具有優(yōu)異的塌落度保持 性、低引氣性。
[0009] -種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其分子量范圍15000? 160000,結(jié)構(gòu)通式如下式所示，其中a:b:c = 1: (0· 15?0· 3) : (0· 03?0· 05)，m為58? 125的整數(shù)，π^、!^為10?90的整數(shù)；m2為6?10的整數(shù)。
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其特征在于其分子量范圍 15000 ?160000,結(jié)構(gòu)通式如下所示，其中 a:b:c = 1: (0· 15 ?0· 3) : (0· 03 ?0· 05)，m 為 58?125的整數(shù)，π^、!^為10?90的整數(shù)；m2為6?10的整數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其特征 在于所述三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑由馬來(lái)酸酐、三元嵌段聚醚和異戊 烯醇聚氧乙烯醚共聚而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其特征 在于所述三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑是在引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑的作用，由 馬來(lái)酸酐、三元嵌段聚醚和異戊烯醇聚氧乙烯醚在水相中共聚而成，原料組成配比按重量 計(jì)為：馬來(lái)酸酐5?15%，異戊烯醇聚氧乙烯醚67. 2?80%，三元嵌段聚醚5?24%，弓丨 發(fā)劑(λ 5?4%，鏈轉(zhuǎn)移劑(λ 1?1 %，還原劑(λ 05?1 %。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其 特征在于所述的三元嵌段聚醚是一種環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷-環(huán)氧乙烷三元嵌段聚醚大單體 (ΕΡΕ)，環(huán)氧丙烷占三元嵌段聚醚大單體總質(zhì)量的5?10%，分子量范圍為2000?4500。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其 特征在于所述異戊烯醇聚氧乙烯醚其分子量范圍為2600?5500。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其 特征在于所述的引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀中的一種或者兩種以上任意配比的混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其 特征在于所述的還原劑為還原糖、抗壞血酸中的一種或者兩種以上任意配比的混合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其 特征在于所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸、巰基丙酸、巰基乙醇中的一種或者兩種以上任意配 比的混合物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2-8之一所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑， 其特征在于所述的三元嵌段聚醚與異戊烯醇聚氧乙烯醚的重量比為1:3. 5?7。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑 的制備方法，其特征在于具體步驟如下： 1) 按上述配比，準(zhǔn)備原料馬來(lái)酸酐、異戊烯醇聚氧乙烯醚、三元嵌段聚醚、引發(fā)劑和鏈 轉(zhuǎn)移劑、還原劑； 2) 將馬來(lái)酸酐、異戊烯醇聚氧乙烯醚和三元嵌段聚醚溶于適量水中，升溫至50? 80°C攪拌，加入引發(fā)劑并分別滴加鏈轉(zhuǎn)移劑的水溶液和還原劑的水溶液，滴加速度保持在 0. 25?0. 5毫升/分鐘，繼續(xù)保溫反應(yīng)20min?2h，然后冷卻至室溫，用堿溶液調(diào)節(jié)pH至 7?8,即得到三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑的成品。
【文檔編號(hào)】C04B24/32GK104193215SQ201410442956
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】馬保國(guó), 王允棟, 黃健, 譚洪波, 方晨煒, 戚長(zhǎng)亞 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)