一種用作混凝土和易性改進劑的三元共聚物及其制備方法
【專利摘要】公開一種用作混凝土和易性改進劑的三元共聚物及其制備方法，其是下列三種單體的無規共聚而得到：單體A，端烯基聚氧乙烯醚；單體B，不飽和羧酸或其鹽；及單體C，聚丙烯酰胺。所述方法包括：(1)將單體B和C按預定的摩爾比溶解于水中，得到水溶液1#；(2)將鏈轉移劑和交聯劑溶解于水中，得到水溶液2#；(3)將預定量的單體A和引發劑溶解于水中，并加熱至40~60℃，直至單體A完全溶解為止；(4)在保溫的情況下，同時勻速地滴加得自前面步驟的水溶液1#和水溶液2#，使得滴加時間為2~4小時；及(5)滴加完成后，在保溫的情況下，繼續反應1~2小時，得到本發明的三元共聚物。當其用作混凝土和易性改進劑時，可瞬間吸附大量水分并緩慢釋放，故顯著提高混凝土的和易性。
【專利說明】一種用作混凝土和易性改進劑的三元共聚物及其制備方法
[0001]【技術領域】
[0002]本發明涉及一種三元共聚物及其制備方法，更具體地，本發明涉及一種用作混凝土和易性改進劑的三元無規共聚物及其制備方法。
【背景技術】
[0003]混凝土和易性改進劑屬于保水劑的一種，目前國內外的保水劑共分為兩大類，一類是丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯物(聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸銨等)；另一類是淀粉接枝丙烯酸鹽共聚交聯物(淀粉接枝丙烯酸鹽)。丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物是一類用途廣泛的多功能高分子化合物。如調整不飽和羧酸及其衍生物與丙烯酰胺的單體比例和反應條件，可制備不同結構和不同分子量的共聚物。
[0004]丙烯酸和丙烯酰胺含有羧基和酰胺基這樣的強吸濕基團，故被作為有機高分子吸濕材料的重要一類。現有的保水劑大部分應用于水處理以及農業生產等方面，但是沒有應用于混凝土方面的報道，目前市場上已經有一些保水劑應用于混凝土方面，其中科隆生產的保水劑已經投入應用。
[0005]保水劑的作用機理是通過先吸附大量的水分然后緩慢釋放的過程，目前市場上采用端烯基聚氧烷基醚合成的減水劑普遍存在前期泌水和漏石的現象，應對這種想象需要減少減水劑摻量，但是減小摻量有一個弊端就是后期保持不好，所以可以將保水劑適量的摻入到減水劑中使用，這樣可以提高混凝土的和易性，并且保水劑的后期緩慢釋放可以提高混凝土的保持性能。
[0006]目前聚丙烯酰胺在混凝土上應用得到更多關注，因為聚丙烯酰胺除保水外，聚丙烯酰胺作為混凝土外添加劑應用比較廣泛，主要起保水、增稠、粘合等作用，能改善混凝土粒子間相互作用，從而增加混凝土強度和韌性。有研究表明:對水泥混凝土橋面鋪裝層，能提高抗折強度、粘結強度、彎曲韌性和抗磨性有顯著作用，并可降低壓折比、滲透性和收縮性。聚丙烯酰胺在水泥中作為保水劑，添加量范圍區間比較大，主要取決于聚丙烯酰胺的分子量、粘度等指標，所以開發一種新型的混凝土和易性改進劑應用于混凝土的研究勢在必行。

【發明內容】

[0007] 為此，本發明人經過深入研究和反復試驗，發現一種能夠同時解決上述問題的三元共聚物,并由此完成了本發明。
[0008]一方面，本發明提供一種用作混凝土和易性改進劑的三元共聚物，其是通過下列三種單體的無規共聚而得到的共聚物:
[0009]單體A，端烯基聚氧乙烯醚；
[0010]單體B，不飽和羧酸或其鹽；及
[0011]單體C，聚丙烯酰胺，
[0012]其中，單體A與單體B的摩爾比為l:10(Tl:300，單體B與單體C的摩爾比為1:1~5:1，且該共聚物的重均分子量為I X 105~1 X IO60
[0013]在根據本發明的三元共聚物的一個實施方案中，所述單體A為選自下列中的一種:甲基烯丙基聚氧乙烯醚，及甲基烯丁基聚氧乙烯醚，且單體A的重均分子量為2000~4000。
[0014]在根據本發明的三元共聚物的另一個實施方案中，所述單體B為選自下列中的一種:丙烯酸或其鹽，及甲基丙烯酸或其鹽。
[0015]另一方面，本發明提供一種制備上述三元共聚物的方法，該方法包括如下步驟:
[0016](I)將單體B和單體C按預定的摩爾比溶解于水中，得到水溶液1# ；
[0017](2)將鏈轉移劑和交聯劑溶解于水中，得到水溶液2# ；
[0018](3)在反應容器中，將預定量的單體A和引發劑溶解于水中，并將其加熱至40^600C，直至單體A完全溶解為止；
[0019](4)在保持反應容器溫度的情況下，同時勻速地滴加得自前面步驟的水溶液1#和水溶液2#，使得滴加時間為2~4小時；及
[0020](5)滴加完成后，在保持溫度的情況下，繼續反應廣2小時，進而得到由單體A、單體B和單體C無規共聚而成的三元共聚物。
[0021]在根據本發明的方法的一個實施方案中，所述鏈轉移劑為巰基乙酸或巰基丙酸；所述交聯劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺；所述引發劑為選自過硫酸銨、偶氮二異丁腈或者抗壞血酸-雙氧水中的一種。
[0022]在根據本發明的方法的另一個實施方案中，當采用抗壞血酸-雙氧水作為引發劑時，抗壞血酸溶解于所述步驟(2)的水溶液2#中，雙氧水與所述單體A—起在所述步驟(3)溶解于水中。
[0023]在根據本發明的方法的另一個實施方案中，按單體B和單體C的總摩爾數計，所述鏈轉移劑的用量為0.001~0.008摩爾，所述交聯劑的用量為0.0002、.0004摩爾，所述引發劑的用量為0.0f0.05摩爾。
[0024]在根據本發明的方法的另一個實施方案中，所述單體A與所述單體B的摩爾比為1:10(Tl: 300，所述單體B與所述單體C的摩爾比為1:1~5:1。
[0025]在根據本發明的方法的另一個實施方案中，所述單體A為選自下列中的一種:甲基烯丙基聚氧乙烯醚，及甲基烯丁基聚氧乙烯醚；且該單體A的重均分子量為2000-4000。
[0026]在根據本發明的方法的另一個實施方案中，所述單體B為選自下列中的一種:丙烯酸或其鹽，及甲基丙烯酸或其鹽。
[0027]當本發明的和易性改進劑應用于混凝土時，有明顯的吸水效果，顯著增強了混凝土的和易性能，延長保持時間。另外，由于加入第三單體聚醚，還顯著提高了混凝土的流動性。本發明的方法工藝簡單，易于操作。
[0028]此外，本發明的和易性改進劑，因其保水性能良好，具有瞬間吸水并能夠緩慢釋放的效果，故還可以應用于農業、林業以及水利抗旱等領域。
【具體實施方式】
[0029]通過下面的實例，本領域的技術人員將會更容易理解本發明的上述及其它優點。用于這些實例的原料的規格和來源如下表中所示:[0030]
【權利要求】
1.一種用作混凝土和易性改進劑的三元共聚物，其是通過下列三種單體的無規共聚而得到的共聚物: 單體A,端烯基聚氧乙烯醚； 單體B，不飽和羧酸或其鹽；及 單體C，聚丙烯酰胺， 其中，單體A與單體B的摩爾比為l:100-l:300，單體B與單體C的摩爾比為1:1-5:1，且該共聚物的重均分子量為1 X 1O5^l X 1O60
2.根據權利要求1的三元共聚物，其中所述單體A為選自下列中的一種:甲基烯丙基聚氧乙烯醚，及甲基烯丁基聚氧乙烯醚；且單體A的重均分子量為2000-4000。
3.根據權利要求1的三元共聚物，其中所述單體B為選自下列中的一種:丙烯酸或其鹽，及甲基丙烯酸或其鹽。
4.一種制備權利要求廣3中任一項的三元共聚物的方法，該方法包括如下步驟: (1)將單體B和單體C按預定的摩爾比溶解于水中，得到水溶液1#； (2)將鏈轉移劑和交聯劑溶解于水中，得到水溶液2#； (3)在反應容器中，將預定量的單體A和引發劑溶解于水中，并將其加熱至4(T60°C，直至單體A完全溶解為止； (4)在保持反應容器溫度的情況下，同時勻速地滴加得自前面步驟的水溶液1#和水溶液2#，使得滴加時間為2~4小時；及 (5)滴加完成后，在保持溫度的情況下，繼續反應廣2小時，進而得到由單體A、單體B和單體C無規共聚而成的三元共聚物。
5.根據權利要求4的方法，其中所述鏈轉移劑為巰基乙酸或巰基丙酸；所述交聯劑為N, N-亞甲基雙丙烯酰胺；所述引發劑為選自過硫酸銨、偶氮二異丁腈或者抗壞血酸-雙氧水中的一種。
6.根據權利要求5的方法，其中當采用抗壞血酸-雙氧水作為引發劑時，抗壞血酸溶解于所述步驟(2)的水溶液2#中，雙氧水與所述單體A—起在所述步驟(3)溶解于水中。
7.根據權利要求5的方法，其中按單體B和單體C的總摩爾數計，所述鏈轉移劑的用量為0.001-0.008摩爾，所述交聯劑的用量為0.0002、.0004摩爾，所述引發劑的用量為0.01~0.05摩爾。
8.根據權利要求4的方法，其中所述單體A與所述單體B的摩爾比為1:100-l:300，所述單體B與所述單體C的摩爾比為1: 1- 5:1。
9.根據權利要求4、中任一項的方法，其中所述單體A為選自下列中的一種:甲基烯丙基聚氧乙烯醚，及甲基烯丁基聚氧乙烯醚；且單體A的重均分子量為2000-4000。
10.根據權利要求4、中任一項的方法，其中所述單體B為選自下列中的一種:丙烯酸或其鹽，及甲基丙烯酸或其鹽。
【文檔編號】C04B24/26GK103897115SQ201210574967
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月26日 優先權日:2012年12月26日
【發明者】朱建民, 劉兆濱, 董振鵬, 周立明, 楊雪, 于連林 申請人:遼寧奧克化學股份有限公司