[发明专利]一种规整序列结构的聚羧酸减水剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种规整序列结构的聚羧酸减水剂的制备方法。本发明所述制备方法包括：将丙烯酸聚乙二醇醚酯大单体A和含氨基的羧酸B进行迈克尔加成反应，反应5~12h后，之后降温至0℃，缓慢匀速滴加丙烯酰氯，滴加结束后，在常温条件下继续反应12h，即得到含羧基的聚醚大单体C；将含羧基的聚醚大单体C、小分子RAFT试剂、引发剂和水充分混合，保持聚合质量浓度30~60%，在N₂气氛下，升温至60～80℃，反应2～5h后即得规整序列结构的聚羧酸减水剂。本发明制得的聚羧酸减水剂适用于砂石骨料含泥量高的地区，并且具有低掺量、高减水和高保坍的优点；本发明的制备工艺简单，生产过程绿色环保、成本低。

技术领域

本发明涉及一种规整序列结构的聚羧酸减水剂及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

近年来，随着混凝土技术的发展，聚羧酸高性能减水剂的应用不断普及，以其掺量低、减水率高、保坍性能优、收缩低、节能环保等诸多优点，逐渐在众多工程中获得了广泛应用。但在实际工程使用中聚羧酸减水剂往往会与水泥、矿物掺合料(粉煤灰、矿粉等)之间产生适应性问题。与此同时由于资源短缺，大量工程采用机制砂代替天然河砂，引起聚羧酸减水剂与机制砂之间新的适应性问题。

目前，适应性问题主要表现为坍落度达不到设计要求或者坍落度经时损失偏大，甚至可能产生急凝、假凝等不正常凝结或者严重泌水等现象，最终导致混凝土力学性能、耐久性下降。与混凝土组成材料存在相容性问题不仅增加了使用聚羧酸减水剂施工控制过程的难度，而且大大增加了聚羧酸减水剂在混凝土中的使用成本，对聚羧酸减水剂在工程中的广泛应用产生了很大的负面影响。

而从聚合方法来看，聚羧酸高性能减水剂广泛采用自由基聚合方法，传统自由基聚合的缺点是得到的聚合物呈现多分散性及微结构无法控制，其根本原因与慢引发、快增长、速终止的机理相关。随着无规结构的聚羧酸减水剂构效关系的深度挖掘和梳形共聚物外加剂性能的极限优化，研究者发现梳形共聚物进一步的性能提升和功能化进入瓶颈状态，目前使用的梳形聚合物分散剂已难以满足混凝土新的、更高的要求，且发展空间不大。

为此，许多国内外研究者不断探索新的拓扑结构的高性能聚合物分散剂。嵌段、星形、超支化等结构都被应用于聚羧酸减水剂中。CN104311761A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由聚醚嵌段和聚丙烯酸嵌段组成，组分简单、结构单一、溶液构象可调节因素较少，因此在实际的使用过程中与混凝土组成材料的适应性差。CN104371077A公开了采用原子转移自由基聚合法合成星形聚羧酸减水剂，该方法存在引发剂制备困难、价格昂贵的缺点。CN101580353公开了一种超支化聚羧酸超塑化剂及其制备方法，由(甲基)丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯磺酸钠、烯丙基聚氧乙烯醚在引发剂偶氮二氰基戊酸作用下生成共聚物主链，再由(甲基)丙烯酸与乙二胺反应形成超支化共聚物。该产品具有掺量低、减水率高、坍落度损失小等优点，但是制备工艺复杂，需经聚合、减压蒸馏、缩合、水解回流、分离提纯等步骤，同时用到多种有机溶剂，生产成本较高，也容易造成环境污染。

综上所述，提供一种合成掺量低、减水率高、坍落度损失小、适应性强的聚羧酸的方法是十分必要的。

发明内容

本发明针对现有无规结构聚羧酸减水剂减水效果不足、坍落度损失快、水泥适应性差的问题，提供一种规整序列结构的聚羧酸高性能减水剂的制备方法，生产出的产品具有掺量低、减水率高、坍落度损失小、适应性强等优点，而且制备工艺过程简单，生产成本小。

一般而言，当高分子由两种或两种以上的结构单元组成时，高分子的链结构存在多种排列组合方式，即存在多种序列结构。如某一高分子由A、B两种结构单元组成，当结构单元在分子链中无规排列(-AAABBABBAAABBBBAABAB-)时，其序列结构为无规结构，即为传统的梳形聚羧酸减水剂的结构所属类别；当聚合物的A单元和B单元采用交替共聚的方式进行排列(-ABABABABABAB-)时，其序列结构为规整的交替共聚结构。