[发明专利]一种粘土岩混凝土用改性聚羧酸减水剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种粘土岩混凝土用改性聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：①第三单体中间体的制备；②第三单体的制备；③改性聚羧酸减水剂的合成。本发明提供一种粘土岩混凝土用改性聚羧酸减水剂的制备方法，以马来酸酐为起始剂与环氧化物、环氧氯丙烷分两步开环聚合生成马来酸酐结构的中间体，再将中间体末端接枝含有苯环或杂环结构的氨基酸，制得端羧基封端且具有刚性结构的功能型第三单体，并采用该单体与丙烯酸、聚羧酸减水剂聚醚大单体共聚制备出对粘土岩中粘土具有高耐受性的改性PCE。由于第三单体羧基封端以及结构中苯环或杂环的存在，在保持常规PCE原有性能的基础上，提升了其侧链的静电斥力作用和空间位阻效应，减小高岭土、蒙脱土等粘土对PCE的表面和插层吸附作用，提高PCE对粘土的耐受性，降低粘土对PCE分散性能的负面作用。

技术领域

本发明属于聚羧酸减水剂合成技术领域，涉及一种粘土岩混凝土用改性聚羧酸减水剂的制备方法。

背景技术

目前行业内一般认为减水剂的发展过程分为三个阶段：第一阶段为以木质素磺酸钙为代表的普通减水剂阶段；第二阶段为以萘系减水剂为代表的高效减水剂阶段；第三阶段为以聚羧酸减水剂(PCE)为代表的高性能减水剂阶段。其中，聚羧酸减水剂不仅具有改善混凝土体系孔洞结构、提高混凝土致密度、高效减水等作用，而且相比于其他减水剂亦有分散性好、掺加量少、坍落度损失小等方面的优点，因此PCE全面替代了前两代减水剂并被广泛应用。

但一方面在现阶段科学试验和日常生产中人们发现PCE在粘土岩混凝土中使用时，会受到混凝土体系中粘土的影响，进而工作性能降低，其中受粘土中高岭土、蒙脱土组分的影响尤为明显；另一方面随着基建行业的蓬勃发展，优质矿物原料储量日趋减少，粘土岩作为混凝土骨料的使用也在被迫增多，所以改善PCE在粘土岩混凝土体系中的耐受性已然成为PCE下一阶段的研究重点，一种粘土岩混凝土用改性聚羧酸减水剂的研发与合成迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效克服现有聚羧酸减水剂在粘土岩混凝土中使用时不足之处的粘土岩混凝土用改性聚羧酸减水剂的制备方法。

本发明采用的技术方案为：该制备方法包括如下步骤：

①第三单体中间体的制备：将马来酸酐熔化后加入反应釜内，再按照一定配比加入适量KOH和助催化剂18-冠醚-6；封釜并利用高纯氮气置换三次以上；升温维持反应釜温度在115-120℃，通入少量环氧化物，控制压力不高于0.1MPa初步引发，待反应引发成功后，提高反应温度至125-135℃，控制反应压力不高于0.6MPa，将余下的环氧化物进完，待进料完毕后熟化1.5h；熟化后再经脱气、中和得到第三单体中间体；

②第三单体的制备：将步骤①中得到的第三单体中间体加入反应釜内，并加入相转移催化剂，封釜并利用高纯氮气置换三次以上，维持温度50-60℃滴加环氧氯丙烷进行开环反应4-5h，待反应完全后在氮气保护下，加入氨基酸维持温度40-50℃反应2-3h，得到第三单体；

③改性聚羧酸减水剂的合成：在容器内加入聚醚大单体和去离子水，搅拌溶解待用；配制A料：取一定量丙烯酸、第三单体溶解于去离子水中；配制B料：取一定量的抗坏血酸(Vc)、巯基丙酸于去离子水中溶解；在容器内加入一定量过氧化氢，2-3min后同时滴加A、B料，A、B料滴加时间控制在2-3h，滴加完毕保温1.5h后，经冷却再向容器内加入质量浓度30％的NaOH溶液将pH调节至中性，即得。

上述步骤①中所用KOH用量为反应物总质量的0.05％-0.50％，优选为0.10％-0.30％，KOH与助催化剂18-冠醚-6的摩尔比为1：0.2-0.3。

上述步骤①中通入环氧化物为环氧乙烷和环氧丙烷混合物，其引发用量不超过其总进料量的5％；其中环氧丙烷与环氧乙烷的质量比为1:0.7-3.8，优选为1:1.6-1.7。

上述步骤①中马来酸酐与环氧化物的质量比为1:2.6-4.1。