[发明专利]官能化聚丙烯酸系聚合物组合物

说明书

本发明公开了用于处理粘土或含粘土的集料组合物的官能化聚丙烯酸系聚合物组合物。本发明还公开了制备所述官能化聚丙烯酸系聚合物组合物的方法、含有这样的聚合物的外加剂和使用这些聚合物缓解水泥质组合物和集料组合物中的粘土的影响的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月1日提交的欧洲申请16201722.2的优先权，该欧洲申请通过引用并入本文。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

不适用。

发明领域

本公开内容涉及官能化聚丙烯酸系（polyacrylate）聚合物组合物、制备官能化聚丙烯酸系聚合物组合物的方法、外加剂组合物和缓解水泥质组合物或集料组合物中的粘土的影响的方法。

发明背景

混凝土、砂浆、沥青、路基、钻井液和泥浆以及其他建筑材料通常包含沙子、岩石、砾石或用于制造这些建筑材料的其他集料中所携带的粘土。粘土会不利地影响建筑材料的性质和/或性能，因为它们吸收水分和/或化学试剂，例如在这些材料中使用的减水剂。

表现良好的减水剂是基于聚羧酸醚(PCE)的分散剂。PCE分散剂通常包含碳主链，在碳主链上连接有羧酸酯/盐基团和侧基，例如亚乙基氧(EO)基团、亚丙基氧(PO)基团和/或EO/PO基团的组合。这些PCE分散剂是超增塑剂，将它们添加到混凝土或砂浆中可以降低水与水泥之比，改善混凝土拌合物的可加工性，并能够产生自密实混凝土和高性能混凝土。

已知PCE分散剂的剂量效率往往在不同的水泥或混凝土拌合物之间变化。已经发现， PCE分散剂剂量效率变化的问题归因于在用于制造混凝土或砂浆的集料中存在粘土。已经发现，在PCE分散剂和砂浆或混凝土中的粘土之间发生负面相互作用。这些负面相互作用导致了混凝土或水泥拌合物中的剂量响应差以及新鲜砂浆或混凝土的可加工性差。

已经发现若干种方法可有效地恢复这些超增塑剂的剂量响应。例如，美国公开2002/0121229 A1描述了使用包含无机阳离子、有机阳离子、极性有机分子的粘土活性改性剂或用于降低粘土的吸收性的粘土分散剂。此外，美国公开 2015/0133584 A1描述了可以缓解存在于用于建筑目的的含粘土的集料中的粘土的影响的试剂，其中所述试剂是具有甲基丙烯酸和丙烯酸主链的共聚物，所述主链上接枝有环氧乙烷和/或环氧丙烷。尽管这些粘土缓解剂看起来对含粘土的混凝土或砂浆具有正面作用，但仍然需要能够提供良好的可加工性并防止如上所述的缺点的粘土缓解剂。

发明概述

本公开内容的一个目的是找到当存在粘土时能够改善水泥、砂浆或其他建筑材料的可加工性的组合物。

在本公开内容的一个实施方案中，公开了用于处理粘土或含粘土的集料的官能化聚丙烯酸系聚合物组合物，其具有由以下结构表示的第一组分：

其中M是H、碱金属或有机基团；以及由以下结构表示的第二组分：

其中R¹是H或CH₃；R²是H或C₁-C₄烷基；X是O或NH；并且Y由以下结构表示：

其中R³在(Y)_n的各Y结构中独立地为H或CH₃；n是35-200；并且，其中R³在(Y)_n的各Y结构的至少70％中为H。

在本公开内容的实施方案中，所述官能化聚丙烯酸系聚合物组合物的酸值为约25-约50mg KOH/g，并且其中所述官能化聚丙烯酸系聚合物组合物的平均分子量为约20,000g/mol-约100,000g/mol。