[发明专利]一种两性聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种两性聚羧酸减水剂及其制备方法，所述减水剂包括不饱和聚醚类大单体，含苯醚丙烯酰胺单体，双丙酮丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯磺酸盐，引发剂，还原剂，链转移剂，所述含苯醚丙烯酰胺单体由丙烯酰氯和氨基苯醚经酰胺化反应得到，所述氨基苯醚结构中每个苯环上至少带有一个氨基。本发明减水剂包括不饱和聚醚类大单体形成的长侧链和其他单体形成的短侧链，这种长短链梳形结构和官能团搭配的减水剂能够充分发挥功能性官能团的作用而成阴阳两性，避免发生官能团的包埋、经时长侧链间发生纠缠，能够在保持分散性、流动性不降低的情况下，同时提高缓凝效果。本发明减水剂减水率高，保坍性好，合成工艺简单，能耗低，绿色环保。

技术领域

本发明属于水泥混凝土用聚羧酸减水剂技术领域，具体涉及一种两性聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

聚羧酸减水剂是第三代减水剂，由于其具备优异的性能，特别是能够根据需求进行分子结构设计调整的特点，使其在现代混凝土的制备生产过程中得到了广泛的应用，成为当今减水剂领域的研究重点和研究热点。聚羧酸减水剂由阴离子的吸附基团和非离子型的聚乙醇侧链组成，具有梳形结构，此类减水剂的主要作用机理是减水剂分子结构中的羧基、磺酸基等阴离子吸附在水泥颗粒表面上，形成一层具有双电层结构的界面，从而使水泥颗粒间相互排斥，减缓水泥水化过程；非离子型的聚乙醇侧链一层一层地附着在水泥颗粒外表面上，形成一定的吸附层，当水泥颗粒彼此靠近时，吸附层就会彼此重叠，水泥颗粒之间产生斥力作用，并且重叠的部分越多，排斥力越大，也就是形成了空间位阻效应。

酰胺型聚羧酸高性能减水剂是继聚酯型和聚醚性聚羧酸之后发展起来的一类新型高性能减水剂，其主链或侧链通过酰胺基团相连接，以分子中的酰胺基团为高性能基础，赋予聚羧酸减水剂良好的综合性能。

专利CN201110090381.3公开了酰胺化活性单体共聚反应合成聚羧酸高性能减水剂的方法，该发明采用先酰胺化再聚合的方法制备聚羧酸高性能减水剂材料，即以(甲基)丙烯酸单体和另一端含有氨基的甲氧基聚氧乙烯醚为反应物，在催化剂作用下通过酰胺化反应制备一种可聚合单体，再与(甲基)丙烯酸单体、链转移单体在引发剂的作用下于水溶液中共聚后用碱性溶液中和制得，该发明通过酰胺化活性单体共聚将酰胺结构引入到聚羧酸减水剂分子结构中，可以赋予水泥良好的流动性能；专利CN201410225241.6公开了一种聚醚-酰胺型聚羧酸高效减水剂及其制备方法，其减水剂具有一定的梳形结构，该减水剂的制备方法为：先通过聚醚胺与酰氯单体反应得到聚醚胺单体，然后加入聚氧乙烯醚单体和羧基单体在引发剂和链转移剂条件下在水溶液中进行自由基共聚合得到具有良好分散性及保坍性的聚醚-酰胺型聚羧酸高效减水。上述专利均公开的是酰胺型聚羧酸减水剂，由于酰胺基团这一特殊结构的存在，添加这类减水剂的水泥混凝土均可获得良好分散性、流动性等综合性能，但发现以上分散性、流动性的改善引起了缓凝效果明显的变差，即水泥凝结时间变短了。根据近几十年的研究发现，以上问题很是因矿物的电性差异引发的缓凝不同步导致：由于孔隙溶液中矿物的电性不同，减水剂在不同矿物组分的吸附特性也存在差异，比如聚羧酸减水剂在铝酸盐相上的吸附量高于硅酸盐相，所以现有的高性能酰胺型聚羧酸减水剂亟需根据此问题进行改进。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于克服现有技术中酰胺型聚羧酸减水剂不能同时提高分散性、流动性与缓凝效果的缺陷，提供一种两性酰胺型聚羧酸减水剂，该减水剂通过在制备原料引入双丙酮丙烯酰胺和含苯醚酰胺的重复单元结构，制备得到一种含有两性聚羧酸减水剂，这种两性减水剂可以保持共聚物分子构像伸展，增加水泥和减水剂上的吸附点，提高减水剂在带正负电荷的矿物表面的有效吸附，既能保持聚羧酸减水剂分散性、流动性不降低，又能够有效提高缓凝效果；该两性聚羧酸减水剂的制备方法简单，操作方便。

本发明的第一个目的在于提供一种两性聚羧酸减水剂，所述减水剂包括以下原料，不饱和聚醚类大单体，含苯醚丙烯酰胺单体，双丙酮丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯磺酸盐，引发剂，还原剂，链转移剂，所述含苯醚丙烯酰胺单体由丙烯酰氯和氨基苯醚经过酰胺化反应得到，所述氨基苯醚结构中每个苯环上至少带有一个氨基。