[发明专利]一种具有粘土适应性和降粘效果的水泥分散剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有粘土适应性和降粘效果的水泥分散剂的制备方法。本发明所述制备方法包括以下步骤：将末端氨基聚醚与二缩水甘油醚类物质按摩尔比为1:1进行逐步加成聚合反应，反应结束后，再加入2%‑5%重量比的上述末端氨基聚醚进行封端，得到中间产物；将所述中间产物与磷酸在催化剂和带水剂条件下进行磷酸酯化反应所述水泥分散剂。本发明所述制备方法制得的水泥分散剂对粘土适应性提高，分散效果较强，具有显著的降粘效果；发明选择的原料成本低，合成过程简单高效，生产能耗小，制备工艺具有可工业化前景。

技术领域

本发明涉及一种对砂石骨料中所含的粘土具有较好适应性，同时降粘效果显著，含多个磷酸酯吸附基团的水泥分散剂及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

作为第三代高性能减水剂(水泥分散剂)，聚羧酸自问世以来由于其较高的减水率、优异的保坍性能、易于功能化等优点，已逐渐取代第二代高效减水剂成为市场主流。但在聚羧酸的应用过程中，也呈现出一些问题，影响了其进一步推广。

随着天然优质砂石等材料资源的稀缺以及绿色建筑理念的发展，回收建筑废料、石粉含量高的机制砂以及含泥量高的天然砂石等低品质骨料，应用到混凝土领域已经成为一种发展趋势。这些低品位骨料中含有大量粘土(主要化学成分为蒙脱土)，粘土的层状结构会对聚羧酸减水剂产生大量吸附，致使其对水泥和其他粉料的分散能力大幅下降，流动性损失尤其明显。实际应用中，当骨料的含泥量超标时，一般采用冲洗骨料的方法，但该法会造成环境污染，损坏砂的级配，改变混凝土配合比，在寒冷地区，冲洗时还会造成冻结，影响工程进度。实际工程中还发现，当泥含量较高时，单纯提高聚羧酸掺量并不能解决减水和保坍的问题，聚羧酸超掺使成本增加，还会造成混凝土初始离析严重，凝结时间过长等问题。中国专利CN201010119879.3报道了一种聚乙二醇类的小分子助剂，该助剂先于聚羧酸加入，优先吸附于黏土，起到牺牲剂的作用，后掺聚羧酸减水剂使其发挥减水保坍作用。中国专利CN201310675751.9报道了一种阳离子聚合物的黏土屏蔽剂，作用效果与此类似。但是这些复配或采用牺牲剂/屏蔽剂的方法，只是稍微抑制了黏土对聚羧酸减水剂的影响，并不能从根本上解决问题，而且会造成成本上升，影响施工效率。

此外，机制砂相对正常河砂而言级配差，棱角分明，配制的混凝土粘度更大，影响了正常的泵送施工。已有一些学者通过不同功能的官能团的优化组合来制备降粘型聚羧酸减水剂。CN20091077550.2在聚羧酸母液和早强剂中复配聚乙二醇作为降粘组分，达到降低混凝土粘度提高工作性的目的，但是额外加入的聚乙二醇降低了减水剂的分散效能，同时造成成本增加。CN200480011979通过在常规结构中引入疏水的丙烯酸长链烷基酯来改善混凝土的粘度，但疏水侧链的引入会造成减水性能的明显下降，而且这种方法对粘度的改善是有限的。

有一些研究表明，使用小分子磷酸盐能够和水泥中的Ca+形成络合物，延缓水泥水化，同时能够与聚羧酸减水剂中的羧基竞争吸附，能够降低石粉、粘土等对羧基的吸附，从而保证聚羧酸减水剂的性能(及刚等.集和料中含泥量对聚羧酸减水剂性能的影响及对应[J],第五届全国特种混凝土技术学术交流会,2014,成都)。专利US5879445公开了一种小分子减水剂，以单氨基聚醚为原料，将其与甲醛和亚磷酸通过mannich反应，制得末端为双亚磷酸基团的聚醚衍生物，这类聚醚衍生物不仅表现出一定的缓凝性能、保坍性能和粘土耐受性，而且所制备的小分子减水剂具有一定的减水能力。但是直接对聚醚进行磷酸酯化或者对单氨基聚醚亚磷酸化的吸附位点少，减水能力偏弱。

发明内容

发明目的：针对现有聚羧酸减水剂对机制砂中的粘土适应性差，配制混凝土粘度大的问题。本发明旨在提供一种对粘土不敏感，降粘效果明显，同时减水率较高，制备简易的新型水泥分散剂。