[发明专利]一种含有苯基结构的聚羧酸建筑外加剂及其合成方法

说明书

本发明公开了一种含有苯基结构的聚羧酸建筑外加剂，该外加剂的分子结构式为Ⅰ：，Ⅰ式中，200≥a+b＞0，200≥c+d＞0，100≥e＞0；300≥n＞100；m＝1或2或3；所述R1为直链的聚乙二醇，所述R1的分子结构式为Ⅱ：Ⅱ式中90＞n＞10，所述R2为直链的聚乙二醇单甲基醚，所述R2的分子结构式为Ⅲ，Ⅲ式中90＞n＞10，所述R3为‑H或‑Na的至少一种；所述R4为‑H或‑CH3的至少一种。本发明以将含苯基的马来酸酐酯化产物与不饱和羧酸进行聚合反应，合成低分子量聚合物，克服了马来酸酐结构反应活性低的技术问题，合成含有苯基结构的聚羧酸类建筑外加剂，该类建筑外加剂较之现有技术，具有更高的初始减水率和缓凝保坍性能。

技术领域

本发明属于建筑外加剂领域，特别涉及一种含有苯基结构的聚羧酸建筑外加剂及其合成方法。

背景技术

聚羧酸建筑外加剂又称超塑化剂(Polycarboxylate Superplasticizer)，属于第三代建筑外加剂，是目前应用最广、用量最大的建筑助剂，特别是在高标号混凝土、混凝土预制构件、高层泵送建筑工程中，聚羧酸减水剂已成为目前必不可少的混凝土外加剂之一。最早由日本花王公司在20世纪80年代申请专利，经过十余年的发展，逐步取代传统的萘系减水剂和木质素类减水剂。1985年日本学者发表的有关聚羧酸减水剂性能的文章是目前最早有关聚羧酸减水剂合成方法的文献，该文献研究了羧酸系反应性高分子用于控制混凝土塌落度损失。日本于20世纪90年代开始推广聚羧酸减水剂。初最初聚羧酸减水剂的研究主要集中于酯类单体作为反应原料的研究，该类聚羧酸减水剂合成通常为两个反应过程，即先通过具有反应活性双键的羧酸与聚乙二醇发生酯化反应，合成含双键的酯类聚乙二醇单体，再将其与含双键的羧酸、磺酸类化合物等原料进行自由基聚合反应。限于可供选择的原料种类较少、反应条件单一、作用机理不够明晰、分析手段不完善等因素，使得早期的聚羧酸减水剂的种类较少。1995年后，在日本聚羧酸减水剂的用量已经超过萘系减水剂。随着聚羧酸减水剂使用范围不断拓展，用量不断增大，其相关研究逐渐成为热点。2000年后，合成带有双键的醚类单体技术逐渐成熟，出现了一步法合成聚羧酸的文献报道。

聚羧酸系高效减水剂综合性能明显优于传统的萘系减水剂，近年来聚羧酸减水剂的生产成本进一步降低，增加了市场竞争力，依据2016年中国建筑科学总院发布的数据，截至2015年底，聚羧酸减水剂的市场占有率为72.9％，预计未来其市场占有率将进一步提升，相关产品的种类进一步丰富，部分产品已经达到或超越国外同类产品。聚羧酸减水剂在水利水电工程、高速铁路工程、高层/超高层建筑、泵送混凝土、核电工程等建筑领域已成为不可替代的建筑外加剂。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种含有苯基结构的聚羧酸建筑外加剂及其合成方法，解决现有技术中马来酸酐的双键结构共聚反应活性低，影响聚羧酸建筑外加剂合成的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种含有苯基结构的聚羧酸建筑外加剂，该外加剂的分子结构式为Ⅰ：

，Ⅰ式中，200≥a+b＞0，200≥c+d＞0，100≥e＞0；300≥n＞100；m＝1或2或3；所述R1为直链的聚乙二醇，所述R1的分子结构式为Ⅱ：Ⅱ式中90＞n＞10，所述R2为直链的聚乙二醇单甲基醚，所述R2的分子结构式为Ⅲ：Ⅲ式中90＞n＞10，所述R3为-H或-Na的至少一种；所述R4为-H或-CH3的至少一种，该外加剂的分子结构式Ⅰ中各重复单元为嵌段分布。

一种含有苯基结构的聚羧酸建筑外加剂的合成方法，该合成方法包括以下步骤：