[发明专利]一种水溶性聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种水溶性聚合物及其制备方法和应用。本发明提供的水溶性聚合物，其分子结构中的重复单元包括：衍生自不饱和聚合物分子单体的结构单元H，衍生自不饱和硼酸或其衍生物单体的结构单元I，任选地，衍生自不饱和羧酸或其衍生物单体的结构单元J，任选地，衍生自不饱和磺酸或其衍生物单体的结构单元K，和任选地，衍生自功能单体优选不饱和酰胺或其衍生物单体的结构单元L，其中，所述不饱和聚合物分子单体选自不饱和聚醚或其衍生物单体和不饱和聚酯或其衍生物单体中的至少一种。本发明提供的水溶性聚合物能够显著延长硅酸盐水泥凝固时间、增强水泥凝固初期流动度、减少水泥浆中水用量，可用作水泥的减水剂。

技术领域

本发明属于高分子领域，涉及一种水溶性聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

混凝土作为迄今为止被全世界应用最广泛的人造土木工程材料，是建筑工业的“脊梁”。混凝土材料的出现加快了社会化进程，随着对混凝土材料与相关技术的不断更新改进，越来越多的新型高性能混凝土不断出现，混凝土向高流态、高强度、低污染、施工易的方向发展，体现了混凝土发展的“绿色、节能、可持续”理念。

高性能混凝土(HPC)在1990年由美国正式提出后，立即受到全世界的注意，被称为“21世纪混凝土”。其与普通混凝土在原料上最大的区别在于使用矿物外加剂和化学外加剂作为混凝土的外加组分，其中高性能减水剂可以优化新拌混凝土的微结构，提高工作性能，改善抗渗、降黏以及耐久性能。因此，高性能减水剂已成为HPC中不可或缺的重要组分。

减水剂的研究和大规模应用促进了混凝土技术的进步，推动了建筑施工技术的现代化进程。同时，随着建筑结构不断向大型化、功能化和复杂化方向发展，对混凝土的各种性能提出了越来越高的要求。建筑节能以及社会的可持续发展已成为我国当前经济发展的重要组成部分。随着再生混凝土的使用，粉煤灰、矿粉等各种矿物掺和料的加大使用量，必将是降低水泥产量，降低能耗、减少工业废弃物堆放的最佳选择，但是随着矿物掺和料和固体废弃物掺量的增加，聚羧酸减水剂的作用在不断下降；同时随着建筑业的不断发展以及对优质自然资源的消耗，混凝土原材料品质在不断下降，比如骨料含泥量大，与聚羧酸减水剂相容性差。

目前被广泛使用的高效减水剂，按照其化学成分分类主要有以下几种：木质素磺酸盐高效减水剂、萘系高效减水剂和聚羧酸盐高效减水剂。随着混凝土性能需求的不断提高以及混凝土原材料性质的改变，使得减水剂的性能需求也在不断提高。目前聚羧酸系减水剂相对于其他类型减水剂具有更高的减水率，保坍性，但同时也有敏感度过高，与不同材料相容性不好，和易性差，泌水等一系列问题。因此需要研究性能更先进的新型减水剂。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种含硼酸官能团的水溶性聚合物，其中硼酸基单独或与别的官能团如羧基、磺酸基等共同作为锚固基团。本发明提供的水溶性聚合物作为减水剂能够实现减水剂分子在水泥颗粒及水和产物颗粒表面的有效吸附。

在第一方面，本发明提供了一种水溶性聚合物，其分子结构中的重复单元包括：

衍生自不饱和聚合物分子单体的结构单元H，

衍生自不饱和硼酸或其衍生物单体的结构单元I，

任选地，衍生自不饱和羧酸或其衍生物单体的结构单元J，

任选地，衍生自不饱和磺酸或其衍生物单体的结构单元K，和

任选地，衍生自功能单体优选不饱和酰胺或其衍生物单体的结构单元L，

其中，所述不饱和聚合物分子单体选自不饱和聚醚或其衍生物单体和不饱和聚酯或其衍生物单体中的至少一种。

根据本发明的具体实施方式，所述水溶性聚合物的分子结构中的重复单元包括或者仅包括所述结构单元H和所述结构单元I。