[发明专利]一种无热能新型一体化高效聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土的外加剂，特别是一种常温合成的高效聚羧酸减水剂，属于减水剂技术领域。

背景技术

聚羧酸梳形高分子外加剂是20世纪80年代以来日美等国家开发的新一代聚羧酸减水剂(PCE)，其结构特点是梳型接枝长链大分子结构，分子主链带有密集的羧酸基团，分子支链为非离子聚乙二醇链，分子利用亲水性的长侧链提供空间位阻效应和主链上的密集羧酸基团与水泥颗粒之间的“锚固”效应产生高减水、低掺量、高保坍性能，从而渐渐受到了混凝土界的广泛认同，对于配制高强度混凝土和自流平混凝土、节约水泥用量以及提高固体废弃物的掺量，梳形高分子在低水灰比的状态下具有很大的优势。

1981年日本NipponShobubai和MasterBuildersTechnology开始研制聚羧酸减水剂并于1986年首先把产品打入市场。聚羧酸高效减水剂大约在2000年左右进入我国，2005年前后进入高速发展时期。从长侧链大单体来考察，目前市场上应用的聚羧酸高效减水剂大概分为三类，以APEG(烯丙基聚乙二醇)为长侧链的聚醚型高效减水剂；以MPEG(甲氧基聚乙二醇)为长侧链的聚酯型高效减水剂；第三种是同时应用APEG和MPEG两类聚醚大单体或其衍生物聚合而得羧酸高效减水剂。

中国专利文件CN102268121A(申请号：201110132868.3)公开了一种高减水率高坍落度保持性的聚羧酸系减水剂、合成方法及使用方法。该减水剂由2-甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(TPEG)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸(MAA)、过硫酸铵(APS)、氢氧化钠和水组成。具体步骤为：将TPEG和AMPS、MAA分别配制成20％～50％浓度的混合溶液，同时将APS加适量的水溶解；向反应釜内加入配制好的TPEG和AMPS单体混合溶液，通入氮气，插上冷凝管，搅拌升温至60～100℃，分别滴加MAA单体溶液以及APS溶液；单体溶液的滴加时间为1～5小时，APS溶液的滴加时间为1.5～5.5小时；滴加完毕后，恒温反应1～2小时；冷却，用NaOH溶液中和即得所需产物。

中国专利文件CN103059231A(申请号：201310016801.2)公开了一种梳型高分子固沙保水剂的制备方法，包括如下步骤：先将烷基乙烯基聚乙二醇醚和四烷氧基硅烷以及催化剂对甲苯磺酸加入到反应容器中，在温度50-150℃下，反应2-10小时，真空蒸除溶剂，得到大单体；再将醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯和丙烯酰胺混合得共聚小单体；最后将上述得到的大单体，加入到反应容器中，加入共聚小单体，水和乳化剂，升温到60-80℃，滴加40-100份5％过硫酸铵水溶液，180分钟滴加完毕，保温反应180-240分钟，降温，得到梳型高分子固沙保水剂。

但是，上述聚羧酸高效减水剂的最大缺点是对水泥的适应性差，最大减水率不超过40％，而且生产温度多在50℃以上，生产能耗大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种对水泥适应性强、具有超高减水性能、制备过程热能耗低的超高效羧酸减水剂。

术语说明：

TPEG：烯丙基聚乙二醇，是一种改性聚醚，具有式(II)所示的结构，

式(II)中，x为0～100的整数，y为0～35的整数，x和y不同时为0；R₄、R₅分别独立地选自H或-CH₃。市购产品，也可按现有技术制备得到。根据不同要求可选择不同分子量的TPEG。

本发明的技术方案如下：

一种无热能新型一体化高效聚羧酸减水剂，具有式(I)所示结构：

式(I)中，x为0～100的整数，y为0～35的整数，x和y不同时为0；m为大于1的正整数，n为大于1的正整数；R₁、R₃、R₄、R₅分别独立地选自H或-CH₃，R₂选自H、COOH。

根据本发明，优选的，式(I)中，x为30～50的整数，y为21～25的整数。

根据本发明，优选的，式(I)中，m为20～70的整数，n为5～20的整数。

根据本发明，上述无热能新型一体化高效聚羧酸减水剂的制备方法，包括步骤如下：

(1)将TPEG加水配制得到底物溶液；

(2)将有机酸加水配制得到溶液B，所述的有机酸具有式(III)所示的结构，