[发明专利]一种快速分散降粘型聚羧酸水泥分散剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有快速分散和降粘效果的超支化结构聚羧酸共聚物水泥分散剂的制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

低水胶比，高矿物掺和料混凝土具有显著的技术经济优势和社会效益，是制备高强(>C60)和超高强(>C100)混凝土的重要条件，而其技术依托重心乃是高效减水剂尤其是第三代高性能聚羧酸减水剂的快速发展。低水胶比下，混凝土的流动性与掺入减水剂后的搅拌时间有密切关系，现有减水剂往往初始减水性能较差，需要加入较多减水剂以提高初始减水性能；但加入过多减水剂，在运输过程中其减水性能逐渐释放，极易造成混凝土离析和含气量过高，影响后期性能；因此提高减水剂初期的分散速度对实际施工具有显著意义。

传统梳型共聚物减水剂，如聚乙二醇甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸共聚物，由于主链为直链结构，该聚合物在水泥孔溶液中由于较强的聚电解质效应而收缩，吸附于水泥粒子表面的只是很少的一部分，其余部分形成水化层的同时相互络合，使水泥浆体粘度增大；同时矿物掺和料颗粒呈多棱角，比表面积大于水泥，其大量加入(对于高矿物掺和料混凝土，其掺量通常在50％以上)更易增加混凝土粘性，从而使施工难度加大，在同工作条件下，降低混凝土粘性尤为重要。

目前，关于提高减水剂分散速度的专利报道还不多见，对于降粘型聚羧酸减水剂也还处于探索阶段，例如TW200424145采用甲基烯丙基聚醚、烯丙基聚醚、马来酸、丙烯酸羟乙酯共聚来达到快速分散和降粘的目的，但效果还不够充分；特开2004-43280号公告采用短侧链反应性聚醚大单体改善浆体粘度，但由于其减水性能差，需要较高掺量才能发挥效果；CN20091077550.2在聚羧酸母液，早强剂的基础上，复配聚乙二醇作为降粘组分，来达到降低混凝土粘度提高工作性的目的。CN201010139081.5则通过在常规的聚合中引入降粘的功能组分(甲基丙烯磺酸钠)合成酯类聚羧酸减水剂，具有一定的降粘性能。

发明内容

针对现有技术中的水泥分散剂在掺量、初始分散速度和减水率等方面不适合现代建筑工程的要求的问题，本发明提供一种基于使用含叔氨基的不饱和大分子单体同时作为共聚单体和还原剂的超支化聚羧酸水泥分散剂的制备方法，其具有减水率高、分散速度快，降低混凝土粘度等优点。

本发明研究者经实验发现含叔氨基的不饱和大分子单体，其叔氨基团可与某些氧化剂发生氧化还原反应，形成自由基，引发不饱和单体聚合，由于其本身也具有双键，因此也可以参与聚合形成聚合物主链，叔氨基团进一步与氧化剂发生氧化还原反应，在主链上产生活性自由基位点，此位点可进一步引发不饱和单体聚合，通过引发-聚合同时进行进而形成超支化型结构。

这种超支化型结构的聚羧酸共聚物相对传统的梳型聚羧酸共聚物电荷密度较高，在水泥颗粒表面具有更强的吸附驱动力，因此能更加快速地吸附并提供更好的分散效果。超支化共聚物分子密度更高，其流体力学体积小于统梳梳型共聚物，同时超支化结构分子骨架的刚性高于直链型聚羧酸，在孔溶液中不易发生收缩，因此超支化型结构的聚羧酸具有显著的降粘作用。

本发明中使用的含叔氨基的不饱和单体中还含有酯键，形成的超支化型结构中的酯基易在碱性条件下逐渐水解，缓慢向水-水泥体系中释放出具有分散功能的较低分子量共聚物，补充由于水泥水化消耗的分散剂，使坍落度不损失或损失很小。

综上，本发明提供一种快速分散降粘型聚羧酸水泥分散剂的制备方法，所述分散剂的制备过程中使用含叔氨基的不饱和大单体作为可参与聚合的还原剂，共聚获得所述快速分散降粘型聚羧酸水泥分散剂。

本发明所述的快速分散降粘型聚羧酸水泥分散剂由下述三种单体共聚而成，所述三种单体包括：大分子单体A，吸附单体B以及含叔氨基的不饱和大单体C。

大分子单体A用通式(1)表示：

式中，R₁是氢原子或甲基；X＝O、CH₂O、CH₂CH₂O；m、o为环氧乙烷的平均加成摩尔数，其为5～100的整数；n为环氧丙烷的平均加成摩尔数，其为0～50的整数。

本发明中，单体A主要提供空间位阻效应，从而赋予超支化型共聚物优异的分散性能以及坍落度保持性能。