[发明专利]一种耐硫酸盐的聚羧酸减水剂的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种耐硫酸盐的聚羧酸减水剂的制备方法及其应用，该减水剂由单体a、单体b、单体c进行可逆加成‑断裂链转移聚合。本发明通过在序列结构分布明确的嵌段聚羧酸主链结构上引入强吸附基团‑磷酸基，使得嵌段聚羧酸的吸附能力更强，因而改善其对硫酸盐的耐性。因此，本发明制备的聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、坍落度损失小、水泥适应性好、耐硫酸盐等优点，并且本发明合成方法简单，工艺要求低，生产成本小，环境污染小。

技术领域

本发明涉及建筑材料中混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种可用作混凝土减水剂的耐硫酸盐的聚羧酸减水剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着我国经济的快速发展，现代建筑物呈现出超大跨度、超高层的发展趋势，对混凝土的强度和耐久性等性能提出了更高的要求。而在混凝土中掺加高性能聚合物分散剂是降低水泥用量、提高工业废渣利用率、实现混凝土高耐久性和性能提升最有效、最经济、最简便的技术途径。

聚羧酸减水剂因其优异的减水分散性能而成为现代高性能混凝土的重要组分。但在理论研究与实际工程应用中发现聚羧酸减水剂与混凝土组成材料存在相容性问题，尤其是当水泥、矿物掺合料和其他外加剂中存在硫酸盐时，聚羧酸的相容性问题就显得尤为突出。现有的研究表明混凝土组成材料中的硫酸盐是导致聚羧酸减水剂相容性差的重要原因之一。

聚羧酸与硫酸盐存在适应性的问题是由两方面原因造成的(Yamada K，Ogawa S，Hanehara S(2001)Controlling of the adsorption and dispersing force ofpolycarboxylate-type superplasticizer by sulfate ion concentration in aqueousphase，Cement and Concrete Research，31:375-383)。一方面，聚羧酸与硫酸盐存在竞争吸附，主要通过降低聚羧酸的吸附性能削弱其分散性能；另一方面，硫酸盐含量的增加，导致聚羧酸溶液构象收缩，羧基被侧链包埋，无法发挥吸附作用而留在溶液中成为无效成分。

而聚羧酸减水剂在混凝土工程中应用时无法避开与硫酸盐的作用:一方面混凝土中的水泥、掺合料均含有硫酸盐，且硫酸盐已作为绝大部分水泥的调凝剂，其含量(以SO₃计)限值为3.5％，用于水泥和混凝土中的粉煤灰、磨细矿渣的硫酸盐含量限值为3.0％和4.0％；另一方面混凝土其他外加剂常含有硫酸盐，如膨胀剂、早强剂等。一种广泛采用的解决聚羧酸与硫酸盐适应性差的技术方案是通过在主链上引入更多的羧基，增加其吸附能力，从而使得其耐硫酸盐性能得到改善。但是，羧基比例的提高使得浆体流动性损失大大的加快，工作性能明显降低。

CN103482897采用原子转移自由基聚合的方法制备具有有序结构的嵌段聚羧酸减水剂，有效的解决了传统自由基聚合制备的无规聚羧酸减水剂分子结构不可控、分子量分布较宽等难题，但反应后处理金属离子和配体困难、引发剂-烷基卤化物对人体有较大毒害、催化剂-低氧化态的过渡金属配合物易被空气氧化，储存较为困难、价高不易得等缺点使其进入生产实用阶段还有一定的困难。

CN104311761采用可逆加成-断裂链转移聚合法制备了梳状聚醚嵌段聚丙烯酸共聚物分散剂并应用于水泥体系的分散。但所述的共聚物分散剂组成简单、结构单一、溶液构象可调节因素较少，因此对水泥的适应性差，尤其是硫酸盐耐性差。

发明内容

本发明旨在克服现有聚羧酸减水剂与水泥适应性差，尤其是聚羧酸对硫酸盐耐性差、减水效果不足的问题，提供一种耐硫酸盐的聚羧酸减水剂及其制备方法，所述耐硫酸盐的聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、坍落度损失小、水泥适应性好、耐硫酸盐等优点，而且制备工艺过程简单。

本发明所述的耐硫酸盐聚羧酸减水剂的制备方法，由单体a、单体b、单体c进行可逆加成-断裂链转移聚合。

其中单体a的分子结构符合通式①：