[发明专利]一种保坍型混凝土和易性改善剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种保坍型混凝土和易性改善剂及其制备方法。本发明所述和易性改善剂的制备包括：以低分子量聚羧酸和单羟基醇为原料，在催化剂及带水剂条件下通过酯化反应合成聚羧酸预聚体；以聚羧酸预聚体为起始剂，以亲水性惰性试剂为溶剂，以环氧烷烃为聚合单体，在催化剂存在下通过烷氧基化反应制备出所述和易性改善剂。本发明采用酯化反应和烷氧基化反应两种方式在聚羧酸结构中引入疏水能力不同的疏水结构单元，实现了亲疏水性能、疏水结构种类和分布的便捷调节，避免了疏水单体水溶性差造成的水相自由基聚合效果不佳的问题，以及水相聚合过程中酯水解的问题。

技术领域

本发明涉及一种保坍型和易性改善剂的制备方法及应用，属于混凝土外加剂领域。

背景技术

混凝土和易性是指新拌水泥混凝土易于各工序施工操作(搅拌、运输、浇注、捣实等)并能获得质量均匀、成型密实的性能，是涵盖流动性、保水性和粘聚性等三个方面性能的一个综合的技术性质。

随着混凝土行业的发展，一方面天然砂石骨料资源的供应日趋紧张，另一方面老旧建筑拆除垃圾急速增长，减少天然资源的消耗以及废旧资源的回收利用成为混凝土行业发展的一种趋势，粉煤灰、机制砂等废渣废料在建筑行业得到大规模的使用。随之而来的是粉煤灰和机制砂的质量波动太大，容易导致新拌混凝土的和易性变差。出现含气量偏低、泌水或者跑浆等问题，需要在加入减水剂的同时，额外向混凝土中加入和易性调节剂来调节混凝土的工作性能。

常见的混凝土和易性调节剂主要是纤维素醚、明胶、黄原胶和聚丙烯酰胺等天然或者人工合成超高分子量化合物。通过这类化合物明显的吸水、保水效果，避免混凝土泌水或者跑浆等和易性问题。但是这类和易性调节剂和减水剂之间存在相容性、浆体粘度等问题，在使用过程中需要采用复杂的技术手段来满足运输、存储和应用的要求。

有研究表明(专利CN101948267B)，引气剂同样能够作为混凝土和易性调节剂，引气剂能够降低气液表面张力，在混凝土拌合过程中引入稳定微小的气泡，产生类似滚珠的作用，减少骨料颗粒间的摩擦阻力，减少用水量，抑制泌水，改善混凝土的和易性。

专利CN105732442报道了一种具有多条疏水性支链的低聚型引气剂，相对于传统的单链型引气剂，具有更好的引气能力和稳泡效果。专利CN102951865B更近一步，利用聚合方法引入更多疏水结构单元。通过水相自由基聚合，在减水剂的合成过程中引入磺酸类共聚单体和苯乙烯疏水单体，制得一类引气型聚羧酸减水剂，实现减水与引气性能的有机结合。

Ran等研究表明(Polymer Composites,2015,14(2):196)，以长链疏水烷基为起始剂的聚醚制备的减水剂具有更好的保坍性能，通过吸附测试和Zeta电位测试表明，相对于传统羧酸减水剂，含疏水性链段的羧酸减水剂具有更低的吸附量，可能是由于疏水性链段造成羧酸减水剂的结构扭曲，使得减水剂的空间位阻发生变化，从而导致一部分羧酸吸附基团包埋，阻碍了羧酸吸附基团在水泥颗粒表面的吸附过程。

以上研究结果表明，在聚羧酸结构中引入一定的疏水结构单元，对于提高混凝土和易性和保坍性能具有一定的有益结果；但是含有疏水结构的聚羧酸以水相自由基聚合为主，而含疏水性结构的单体与水的互溶性不好，容易导致聚合效果变差；其次，含疏水性结构的单体种类有限，无法灵活的根据实际需要构筑相应的疏水结构的聚羧酸。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种疏水结构单元可调、兼具保坍和和易性改善性能的保坍型混凝土和易性改善剂(以下简称和易性改善剂)及其制备方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种保坍型混凝土和易性改善剂，所述和易性改善剂由低分子量聚羧酸和单羟基醇酯化生成聚羧酸预聚体，之后通过烷氧基化反应制备而成；所述单羟基醇的结构式为ROH，其中R为单羟基醇的烷基链段；

所述和易性改善剂具有通式(1)所示结构：