[发明专利]中低坍落度混凝土用长效平稳保坍减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中低坍落度混凝土用长效平稳保坍减水剂及其制备方法。本发明所述保坍减水剂一端为聚醚侧链，一端含有1～5个羧基吸附基团，其制备方法为：甲氧基聚乙二醇和环氧氯丙烷在催化剂和碱性条件下反应得甲氧基聚乙二醇缩水甘油醚；利用胺类化合物与甲氧基聚乙二醇缩水甘油醚进行开环反应制得胺化甲氧基聚醚；将胺化甲氧基聚醚与不饱和羧酸酯进行迈克尔加成反应得到甲氧基聚醚胺基羧酸酯；将甲氧基聚醚胺基羧酸酯进行水解反应得到所述长效平稳保坍减水剂。本发明所述保坍减水剂具有适中的减水率，对用水量不敏感，初始坍落度波动小；可以实现长时间的平稳保坍；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

本发明涉及一种对中低坍落度混凝土具有长效平稳保坍作用的小分子减水剂的制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

我国经济实力的不断增长促使房地产市场和基础设施建设进入了高速发展的阶段。高层及超高层建筑、高速公路、高铁、核电、水电等工程也对混凝土的性能提出了更高的要求。目前，混凝土外加剂尤其是高性能聚羧酸减水剂为混凝土的高性能化作出了巨大的贡献，其具有减水率高、保坍性能好、环境友好等各种优点，在大流态混凝土中得到了广泛的应用。但是，混凝土向大流态发展的同时，仍有很多重大工程或特殊场合采用中低坍落度(80～180mm)配置混凝土，如核电工程、水电工程以及部分商混，中低坍落度混凝土相比大流态混凝土，具有更好的抗振捣性能，不易出现泌水、分层、浮浆等现象，混凝土匀质性较好，同时由于坍落度小，混凝土用水量降低，强度保证率更高，混凝土干缩小，抗裂性和耐久性均得到显著增强。因此，中低坍落度混凝土在现代混凝土工程中，同样具有特别重要的存在意义。

但是，配置中低坍落度时也面临着不少问题。首先，由于用水量较少，采用第二代高效减水剂如萘系减水剂或丙酮减水剂往往难以达到想要的坍落度，采用第三代聚羧酸高性能减水剂又存在用水量敏感，坍落度波动大的缺点。其次，中低坍落度混凝土对用水量非常敏感，水泥水化后自由水减少，坍落度损失较大。最后，聚羧酸减水剂虽然具有较好的保坍效果，但使用时极易出现坍落度在过程中的反增长现象，甚至超出中低坍落度要求的控制范围，造成难以预料的后果。

目前，解决上述问题现有的技术途径均是对现有的聚羧酸减水剂进行分子结构调整。例如，控制坍落度敏感性方面，主要是采用亲水性网络交联技术，在聚羧酸聚合中引入交联单体共聚，使分子结构呈交联网络状，其在水泥表面吸附后具有较好的锁水、保水作用，能够使水泥粒子表面水膜层厚度增加，在用水量小范围波动时，避免混凝土坍落度大幅度波动。对于坍落度保持方面，一般均是通过引入可水解的单体进行共聚，通过后期的水解、吸附，补充被水泥水化掩埋的减水剂，提供后期的流动性。

专利文献CN101066851B报道了一种聚羧酸保坍剂。通过不饱和羧酸类单体与不饱和酯型聚醚大单体自由基聚合反应制备出减水剂中间体，然后加入二缩水甘油酯制得具有一定交联度的保坍剂。专利文献US5362324A、US5661206A等也报道了类似的采用酯交联技术制备的聚合物，通过聚合物结构中酯基的不断水解达到保坍性能的提升。李崇智等(Effects of polyethlene oxide chains on the performance of polycarboxylate-type water-reducers[J].Cem.Concr.Res.，2005,35,867-873)报道了一种交联型的聚羧酸减水剂。以甲基丙烯酸、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯及聚乙二醇甲基丙烯酸双脂单体为原料，合成了一种具有显著抗吸附和高流动保持作用的缓释型聚羧酸超塑化剂。

专利文献CN101205127B报道了一种徐放型聚羧酸减水剂的制备方法。甲氧基聚醚与马来酸酐通过无水酯化合成含双键的酯化中间体，然后与丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯磺酸钠、烯丙基聚氧乙烯醚等自由基聚合得到减水剂成品。专利文献US5162402A报道了类似的烯丙基醚与马来酸酐酯化物合成的保坍剂，同样具有优异的保坍性能。专利文献CN105712652A采用大分子丙烯酸酯类物质参与聚合合成聚羧酸保坍剂，可以得到比较平稳的保坍效果，对也粘土具有一定的适应性。