[发明专利]一种含多元吸附基团尾矿砂专用减水剂的制备方法

说明书

本发明属于混凝土外加剂应用技术领域，具体的公开了一种含多元吸附基团尾矿砂专用减水剂的制备方法，具体步骤如下：先通过自由基聚合制备含叠氮基聚羧酸减水剂，再通过ATRP反应得到含炔基的多元酸小单体，最后通过叠氮—炔烃点击化学反应制备得到含多元吸附基团尾矿砂专用减水剂。本发明所制得的减水剂突破了传统减水剂吸附基团链条太短容易被“缠绕”屏蔽以及单个吸附位点电负性较低，吸附能力差和吸附速率慢的问题，改善了聚羧酸系减水剂与各类高吸附尾矿砂材料的适应性，提高了水泥的分散性，在高减水的前提下又增强了高吸附尾矿砂混凝土的塑性保持能力和抑制泌水能力。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂应用技术领域，具体的说是涉及含多元吸附基团尾矿砂专用减水剂的制备方法，尤其是一种采用氧化还原自由基聚合、原子聚合与叠氮—炔烃点击化学反应制备含多元吸附基团尾矿砂专用减水剂的方法。

背景技术

减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，用于减少拌合用水量的混凝土外加剂。而第三代聚羧酸系减水剂具有掺量低、减水率高，分子结构可设计性强，与水泥、掺合料及其它外加剂的相容性好，拌合混凝土不离析、不泌水，坍落度保持性能好等优点，使得其在混凝土工程中具有非常广袤的应用前景。

随着混凝土工业的不断发展和天然砂等优质原材料资源的日益枯竭，越来越多工程项目和混凝土搅拌站迫于原材料压力，不得不寻找新的砂石资源，特别是大中城市，有很多搅拌站和工程领域使用尾矿砂的情况。尾矿砂一般由选矿厂排放的尾矿矿浆经自然脱水后形成的固体矿物废，是一种复合的硅酸盐或碳酸盐矿物材料。由于尾矿砂多棱角的颗粒形状、粗糙的表面特性使得颗粒之间有机械锁结作用，其摩擦阻力也较大，会导致尾矿砂混凝土的坍落度比天然砂混凝土小。此外，尾矿砂中的石粉对减水剂有一定的吸附性，也会导致拌合物的坍落度的经时损失较大。使用尾矿砂拌制的混凝土，经常会出现粘聚性、保水性及压力泌水等指标都不如天然砂等问题。

总体来说，目前普通吸附单元单一或者吸附单元链条较短的聚羧酸系减水剂对尾矿砂的适应性较差，现亟需从从聚羧酸减水剂分子结构本身出发，通过改变传统的聚羧酸减水剂的吸附单元的结构和位置，开发出一种对高吸附尾矿砂适应能力强的聚羧酸减水剂，可以大大提高聚羧酸减水剂的在全国范围内的适用性，这对建筑行业的发展具有着重要意义。

含多元吸附基团尾矿砂专用减水剂的研制是对传统减水剂技术的突破，多数专利中描述的关于机制砂或者尾矿砂使用的减水剂主要是通过将聚醚大单体改性条件实现优异的性能，例如专利CN 112661914 A中公开了一种机制砂专用新型聚羧酸减水剂是通过多巴改性聚醚大单体和多巴胺类单体的聚合在高分子侧链中引入了邻苯二酚基团。该梳型大分子在水泥浆体中分散时由于具有含有邻苯二酚基团的侧链，使水泥浆体很容易吸附在低表面能的机制砂表面，有效地改善了混凝土的和易性能。还有部分专利通过改变吸附基团极性来改善对混凝土材料的吸附问题，例如专利CN 111349198 A中公开了一种增强型聚羧酸减水剂及其制备方法是通过在无水或无溶剂的条件下，通过不饱和反应性聚醚与带有羧酸基团或者酸酐的不饱和共聚单体进行共聚，再采用硅烷单体中含有的胺基基团与羧基或者酸酐进行酰化反应制备而成。通过引入与水泥成分相同的硅元素，用硅烷基团替代阴离子基团作为聚合物的吸附基团，从而改变聚羧酸减水剂分子的电性，减少了聚羧酸减水剂由于材料表面电性带来的敏感性，改善了聚羧酸减水剂的分散及分散保持性能和对材料的适应性，并对混凝土有明显的增强作用。然后，上述减水剂在高吸附尾矿砂进行应用时均会出现不同程度的不适应性情况。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种对高吸附尾矿砂材料具有优异适应性的含多元吸附基团尾矿砂专用减水剂，将乙烯基聚氧乙烯醚大单体、不饱和小单体、不饱和有机卤化物小单体、引发剂、还原剂和链转移剂进行聚合反得到含叠氮基聚羧酸减水剂大分子，再将含炔基和羟基的小单体A与2-溴异丁酰溴，进行酯化反应，然后进行ATRP反应，得到含炔基的多元酸小单体，最后进行叠氮—炔烃点击化学反应，得到一种含多元吸附基团尾矿砂专用减水剂。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：