[发明专利]烯基磺酸盐单体共聚改性合成环境响应聚合物的方法

说明书

本发明涉及一种烯基磺酸盐单体共聚改性合成环境响应聚合物的方法。本发明采用疏水性单体、烯基磺酸盐单体等为主要反应原料，通过先接枝聚合再交联共聚改性而后复合组装的方法合成一种电场响应聚合物，即疏水性单体先接枝聚合，再烯基磺酸盐单体与配体在交联剂作用下发生交联共聚改性得到水凝胶，最后复合组装得到电场响应聚合物。本发明基于混凝土材料减缩抗裂的应用需求，通过烯基磺酸盐共聚改性水凝胶包裹枝杈结构聚合物复合的方式，成功合成出了电场响应聚合物，反应过程节能高效，表现出优异的环境响应与抑制混凝土收缩的复合功效，具有广阔的市场前景和推广应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种水泥混凝土用电场响应聚合物的技术领域，特别涉及到一种采用疏水性单体先接枝聚合再与烯基磺酸盐单体交联共聚的水凝胶复合组装合成环境响应聚合物的具体制备方法。

背景技术

混凝土作为现代经济建设不可缺少的工程材料，广泛应用于道路、桥梁、水利水电等结构工程。由于混凝土在服役过程中发生体积收缩会导致内部产生不均匀的拉应力，引起混凝土翘曲变形，甚至使混凝土结构体出现裂缝。裂缝不仅影响混凝土材料的美观，严重时还会降低结构强度，危及建筑物的整体性与耐久性。随着现代社会对高强、高性能混凝土和超高性能混凝土等特种混凝土需求量的日益增加，相应地，水泥混凝土行业中水泥比表面积大幅度增加以追求早期强度，掺加高活性超细矿物掺合料，以及尽力降低水胶比等做法均使得混凝土浇筑后浆体内部相对湿度迅速降低，收缩显著增加，开裂问题愈发严重，导致混凝土结构体的稳定性和安全性受到威胁。因此，如何降低混凝土的收缩开裂成为目前混凝土工程领域急需解决的问题。

作为智能材料的一种，环境响应型聚合物在过去数十年吸引了科学家们大量的研究兴趣，尤其是在生物医药领域。它们可以将环境刺激(如温度、pH、离子强度、电场、磁场等)转换成聚合物物理性能变化的触发信号，从而使自己的物理和化学性质发生改变。因此，可以利用这些特殊性能，设计研究环境响应型聚合物和“自身调节”体系，制备“智能混凝土材料”并实现应用。

水凝胶是一类由亲水性聚合物链通过物理或化学作用连接构成的三维网络结构，它在水中溶胀而不溶解。水凝胶独特的网络结构使它具有非常高的亲水性、良好的生物相容性以及与生物体组织类似的软物理特性，因此，我们将水凝胶化学改性，使其能够发生环境响应释放出聚合物并锚固吸附在水泥颗粒表面，从而达到提高混凝土耐久性的效果，这类智能型水凝胶更是进一步扩大了水凝胶的应用领域与前景。

专利CN109399987A(公开日：2019年3月1日)报道了一种适用于大体积混凝土的聚合物。该聚合物体系由多种组分组成，其中组分B为三聚丙三醇、乙二醇、新戊二醇中的一种或多种，组分C为酒石酸、柠檬酸中的一种或多种，同时A组分还需要向羧酸与二乙烯三胺中加入4-二甲氨基吡啶，抽真空反应24h并重结晶而得。尽管该发明可改善混凝土在大风高温条件下的收缩开裂，提高混凝土的耐久性，并且对新拌混凝土工作性无不良影响，不增加混凝土含气量，对硬化混凝土强度也无不利影响。但是该发明生产过程繁琐，制备成本高，且未将电场响应特性应用到提高水泥混凝土体积稳定性和耐久性领域中。

专利CN 106082758A(公开日：2016年11月9日)报道了一种混凝土用聚合物及其制备方法，该专利首先将聚丙烯酰胺、蒙脱石、伊利石和聚丙烯混合均匀，然后依次加入氢氧化钠水溶液和聚羧酸减水剂溶液，分散溶解均匀后在50-70℃条件下反应后可得。该发明利用蒙脱石、伊利石等层状硅酸盐结构的蓄水性能，以高分子材料为载体，将层状硅酸盐材料均匀分散于高分子材料中，充分饱水后搅拌于混凝土中，这些颗粒在混凝土中起到调节混凝土内部湿度的作用，在混凝土拌合阶段可以起到保坍作用，在硬化阶段可以起到防裂抗收缩作用。但是该发明并未基于聚合物的分子结构设计合成以及与水凝胶改性与复合实现环境响应的目的。