[发明专利]一种抗裂减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗裂减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法，其重均分子量(M_w)为10000～100000，结构式为本发明制备方法为：(1)以没食子酸为原料在结构上引入不饱和双键结构制备出没食子酸衍生物不饱和小单体，再将其与含羰基不饱和酸及其衍生物单体进行自由基共聚反应得到减水剂预聚产物；(2)在预聚产物的没食子酸衍生物上引入亲水性聚醚侧链，制备出性能优异的减缩型聚羧酸减水剂。本发明制备得到的抗裂减缩型聚羧酸减水剂稳定性好，适应各种极端天气条件下的储存；在混凝土中分散效果好，减缩效果优异，对由各类收缩引起的开裂情况有非常明显的控制和减缓作用。

技术领域

本发明涉及混凝土用聚羧酸减水剂领域，尤其涉及一种抗裂减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

聚羧酸减水剂现已广泛应用于铁路、桥梁和房屋等工程，在这些基础建设方面，市场对外加剂的要求也越来越高。然而，由于不可避免的因素作用，混凝土在早期硬化和后期使用过程中易出现开裂的现象，导致其耐久性受到影响。目前，市场上也出现了一系列的防护手段来应对混凝土的开裂现象，如改善胶材组分、掺膨胀剂、掺合成纤维以及针对特定环境制定特定养护技术。然而，从综合来看，内掺混凝土减缩剂是一种最简单和最为有效的手段。

混凝土收缩不仅会造成开裂、显著降低强度，还会使得混凝土加快碳化和钢筋腐蚀的速度。基于此，外加混凝土减缩剂，通过降低毛细孔表面张力而减少水分蒸发，可以显著减少混凝土在硬化中由于自收缩、干燥收缩和塑性收缩等引起的开裂现象，提高混凝土的耐久性。

以日本和美国为代表在早期报道过一些醇类、醚类和醇胺类等的减缩剂，此类减缩剂无减水作用，且所需掺量高，对后期强度还会产生降低的副作用，这也就限制了它们的使用。对于国内的研究，专利CN103724567A公开了一种减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法，其制备方法为酯化后进行自由基聚合，所得到的减水剂可以显著降低水泥浆空隙内部溶液的表面张力，然而其所用酯化反应需长时间高温进行，这也极大地降低了工业化生产的可行性；专利CN107540795A公开了一种利用烯基聚醚大单体、丙烯酸、马来酸单烷基酯和马来酸聚氧乙烯/聚氧丙烯聚二甲基硅氧烷酯通过自由基聚合制备的减缩型减水剂及其合成方法，其所合成的减缩型减水剂对混凝土的分散与保坍性能影响较小，但28天收缩率比相对基准降低较小，缺乏市场竞争力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗裂减缩型聚羧酸减水剂。

本发明的另一目的在于提供上述减水剂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种抗裂减缩型聚羧酸减水剂，重均分子量(M_w)为10000～100000，且该抗裂减缩型聚羧酸减水剂具有如下结构：

其中，P为O，N或NH原子；R₁为H、碱金属离子、脂肪族基团、脂环族基团、苯基或苯基衍生物中的一种或几种的组合；R₂为H、脂肪族基团、脂环族基团、苯基、苯基衍生物中的一种或几种的组合；聚合度n和m各自独立地为1～100；聚合度r为10～200。

本发明进一步提出了上述抗裂减缩型聚羧酸减水剂制备方法，其具体步骤如下：

1)抗裂减缩型减水剂预聚产物的制备：将没食子酸上酚羟基用乙酸酐进行保护，此过程在浓硫酸催化条件下50℃搅拌反应3h，水洗，然后用氯丙烯(或溴丙烯)在室温条件下与其反应24h，得到没食子酸衍生物不饱和小单体；将所得小单体与含羰基不饱和酸及其衍生物单体在溶剂中与引发剂、还原剂和链转移剂共同作用，10～50℃进行氧化-还原自由基聚合反应，3～5小时制得预聚产物；其中，含羰基不饱和酸及其衍生物单体、没食子酸衍生物不饱和小单体、引发剂、还原剂与链转移剂的摩尔比为：(1.5～5):0.3:(0.01～0.2):(0.01～0.15):(0.01～0.15)；