[发明专利]一种含有低分子量二氧化碳共聚物的聚羧酸系减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型绿色混凝土减水剂及其制备方法，具体地说是一种含有低分子量二氧化碳共聚物的聚羧酸系减水剂及其制备方法。

技术背景

在现今的混凝土行业中，随着水电、交通、百多层的摩天楼、跨海大桥、机场、高速铁路、海底隧道等工程的发展，掺用高性能的减水剂来降低单位用水量，从而有效地提高混凝土的耐久性、高强度、高流动性已经成为业界共识。高效减水剂的开发和使用已经成为高性能混凝土的一项核心技术。混凝土减水剂的开发和使用经历了木质素磺酸盐、萘系和蜜胺系减水剂逐步向聚羧酸系高性能减水剂的发展过程。与传统的减水剂相比较，聚羧酸系减水剂由长支链聚氧乙烯基和短支链绒化紧密层(如-OH，-SH，-COR，-CONH₂，-CN，-NH₂，-COO^-，-SO₃^-)构成特有的“梳形”超塑化结构，这些亲水性基团通过吸附、静电斥力、空间位阻、表面润湿等作用，对水泥颗粒提供分散性和分散性保持，大大提高了混凝土的流动性和流动性能保持能力。

聚羧酸系减水剂首先是由日本开发并应用的混凝土外加剂，并在20世纪90年代实现了工业化生产；欧美等国的研究重点也转向了聚羧酸系，并先后有多个产品投放市场。相比之下，国内研究聚羧酸系减水剂的时间较短，产品的生产工艺、原材料的选择以及技术控制等均不及国外成熟。

以二氧化碳与环氧化合物为代表的二氧化碳共聚物开启了新型碳源的利用技术，具有规模化生产的产业前景。以二氧化碳为原料合成高分子量二氧化碳共聚物，有望在可降解医药包装材料、陶瓷胶黏剂以及复合材料等方面得到应用。美国专利USP3585168、USP3900424和USP3953383采用烷基锌/含活泼氢化合物为催化剂制备了二氧化碳共聚物和不同分子量的各种聚氨酯和聚醚。中国专利申请00136189.9采用稀土配合物/金属有机物/多羟基化合物/环状内酯组成的催化剂，催化所得二氧化碳共聚合产物的分子量超过100,000。冯超在中国发明专利CN101220534A中将低分子量的二氧化碳共聚物(M_n＝4,000～8,000)与高分子量的L-聚乳酸或聚羟基丁酸酯制备了一种全生物降解无纺布材料。将低分子量的二氧化碳共聚物用于聚羧酸系减水剂的合成尚没有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有低分子量二氧化碳共聚物的新型聚羧酸系混凝土减水剂及其制备方法，使产品性能稳定，且制备方法条件温和、工艺简单。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种含有低分子量二氧化碳共聚物的聚羧酸系减水剂，其特征在于该减水剂是含有低分子量二氧化碳共聚物、聚乙二醇单甲醚单不饱和酸酯、环状单体和其他不饱和单体的共聚合产物。其中，所述的低分子量二氧化碳共聚物是二氧化碳与环氧化合物的共聚物，其分子式W₁由式(a)表示：

式(a)

R₁＝OH，H；

x＝0.05-0.8；

n为整数，在1至20之间；

低分子量二氧化碳共聚物是二氧化碳-环氧乙烷共聚物、二氧化碳-环氧丙烷共聚物、二氧化碳-氧化环己烯共聚物、二氧化碳-氧化苯乙烯共聚物、二氧化碳-环氧丙烷-环氧乙烷三元共聚物、二氧化碳-环氧乙烷-氧化环己烯三元共聚物、二氧化碳-环氧丙烷-氧化环己烯三元共聚物或者二氧化碳-环氧丙烷-氧化苯乙烯三元共聚物中的一种、两种或三种混合。

所述的聚乙二醇单甲醚单不饱和酸酯的分子式W₂由式(b)表示：

式(b)

m为5-200间的整数。

所述环状单体和其他不饱和单体包含：环氧乙烷、环氧丙烷、氧化环己烯、氧化苯乙烯、(甲基)丙烯酸、不饱和磺酸或其盐、不饱和酰胺、(甲基)丙烯酸酯或其盐、不饱和二元羧酸(盐)及其酸酐中的一种、两种或多种组分的混合物，其中：

(1)不饱和磺酸或其盐包括：乙烯基磺酸或其盐、α-烯基磺酸钠、(甲基)烯丙基磺酸钠、苯乙烯磺酸或其盐中的一种、两种或三种组分的混合物；

(2)不饱和酰胺包括：丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰胺中的一种或两种的混合物；

(3)(甲基)丙烯酸酯(盐)包括：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯和(甲基)丙烯酸钠(铵)盐中的一种、两种或多种组分的混合物；