一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑及其制備方法，該方法包括以下步驟：把三元嵌段聚醚大單體和非嵌段聚醚大單體以及馬來酸酐溶于去離子水中，然后在一定溫度下，不斷攪拌，分別加入引發劑、還原劑與鏈轉移劑，反應完成后調pH至中性，即得本發明的三元共聚高性能聚羧酸減水劑。該減水劑不僅可以在較低的水灰比的條件下能使混凝土達到較高的流動性能，又因為嵌段大單體所包含的環氧丙烷具有團聚效果，有較大空間位阻效應，這使得所合成的聚羧酸系減水劑具有更加優秀的分散保持性，并且本減水劑用于混凝土時具有較低的含氣量，是集減水、保坍和低引氣于一體的多功能、適應性強的高性能減水劑。
【專利說明】一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑及其制 備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑及其制備方法，屬 于混凝土外加劑領域。

【背景技術】
[0002] 隨著現代科學技術和生產的發展，特別是"高性能混凝土"這一概念的提出，混凝 土的使用更加注重混凝土耐久性、工作性以及在嚴酷使用環境中適應性，這就要求減水劑 具有一定的引氣性和良好的坍落度保持性。新型的聚羧酸混凝土高效減水劑必須采用分子 設計原理，來滿足人們配制低水膠比、高強、高耐久性混凝土的需求。具有梳形分子結構的 聚羧酸系高效減水劑因其減水率高、保坍性能好、摻量低、無污染、緩凝時間少、成本低等優 異性能，適宜配制高強超高強混凝土、高流動性及自密實混凝土，成為國內外混凝土外加劑 研究開發的熱點。
[0003] 而目前國內功能化聚羧酸減水劑的研究基本是空白，導致國產減水劑母液產品單 一，而復配產品往往不穩定，有時甚至達不到預計的效果，因此，實現減水劑功能化設計、多 元化母液的生產，對聚羧酸減水劑的推廣具有重要的意義。
[0004] 國內目前還沒有人提出合成三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑合成 的思路。特別是三元嵌段聚醚和異戊烯醇聚氧乙烯醚結構同時引入，在國內工業生產中還 沒有人提出。中國專利CN102911324A公開了一種制備馬來酸酐類聚羧酸減水劑的方法和 用途，它是以甲基烯丙基聚氧乙烯醚、含磺酸根單體和馬來酸酐為原料，在過硫酸銨為引發 劑的情況下，60-85°C反應溫度下進行反應4?7小時制得，因其有支鏈的結構特殊性，其分 子空間位阻增大，合成的聚羧酸高效系減水劑有減水率高、保坍緩釋、對環境友好等優點。 但是僅僅依靠聚醚支鏈的結構特殊性還是不能夠使合成的聚羧酸高效減水劑具有最好的 低引氣性，保坍緩釋性也未曾達到最佳。
[0005] 中國專利CN102503216A介紹了一種通用型聚羧酸減水劑的合成方法。該通用聚 羧酸減水劑是由改性聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚與（甲基）丙烯酸或衣康酸、甲基丙烯磺酸 鈉等單體進行聚合后制備的通用型聚羧酸減水劑，水泥拌合物具有高流動性和高保坍性以 及良好的和易性，但該聚羧酸減水劑產品引氣性差，影響混凝土的強度。
[0006] 中國專利CN102951865A介紹了一種引氣型聚羧酸系高性能減水劑及其制備方 法。該引氣型減水劑是在水溶液介質中，以甲基丙烯酸或丙烯酸為主鏈，以不飽和改性聚醚 大單體（甲基烯基聚氧乙烯、烯丙基聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚）為側鏈而制備的引氣型高 性能聚羧酸減水劑。該減水劑具有引氣性能好，引入混凝土內的起泡尺寸小、分布均勻、減 水率高的特性，可提高混凝土的耐久性能，但該減水劑的保坍性能不好，并沒有一定的緩釋 性。
[0007] 本發明的目的就是針對不足之處提供一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧 酸減水劑及其制備方法，本發明制備工藝相對簡單、反應條件容易控制，對生產設備要求較 低，是一種低摻量、減水率高、保坍性能好、具有適當引氣性的高性能聚羧酸減水劑。


【發明內容】

[0008] 本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足而提供一種三元嵌 段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑及其制備方法，在聚羧酸減水劑結構中同時引入非 嵌段和嵌段聚醚，使得聚羧酸減水劑在保證初始減水率高的同時，具有優異的塌落度保持 性、低引氣性。
[0009] -種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其分子量范圍15000? 160000,結構通式如下式所示，其中a:b:c = 1: (0· 15?0· 3) : (0· 03?0· 05)，m為58? 125的整數，π^、!^為10?90的整數；m2為6?10的整數。
[0010]

【權利要求】
1. 一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其特征在于其分子量范圍 15000 ?160000,結構通式如下所示，其中 a:b:c = 1: (0· 15 ?0· 3) : (0· 03 ?0· 05)，m 為 58?125的整數，π^、!^為10?90的整數；m2為6?10的整數。
2. 根據權利要求1所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其特征 在于所述三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑由馬來酸酐、三元嵌段聚醚和異戊 烯醇聚氧乙烯醚共聚而成。
3. 根據權利要求1所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其特征 在于所述三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑是在引發劑、鏈轉移劑的作用，由 馬來酸酐、三元嵌段聚醚和異戊烯醇聚氧乙烯醚在水相中共聚而成，原料組成配比按重量 計為：馬來酸酐5?15%，異戊烯醇聚氧乙烯醚67. 2?80%，三元嵌段聚醚5?24%，弓丨 發劑(λ 5?4%，鏈轉移劑(λ 1?1 %，還原劑(λ 05?1 %。
4. 根據權利要求2或3所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其 特征在于所述的三元嵌段聚醚是一種環氧乙烷-環氧丙烷-環氧乙烷三元嵌段聚醚大單體 (ΕΡΕ)，環氧丙烷占三元嵌段聚醚大單體總質量的5?10%，分子量范圍為2000?4500。
5. 根據權利要求2或3所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其 特征在于所述異戊烯醇聚氧乙烯醚其分子量范圍為2600?5500。
6. 根據權利要求2或3所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其 特征在于所述的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀中的一種或者兩種以上任意配比的混合物。
7. 根據權利要求2或3所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其 特征在于所述的還原劑為還原糖、抗壞血酸中的一種或者兩種以上任意配比的混合物。
8. 根據權利要求2或3所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑，其 特征在于所述的鏈轉移劑為巰基乙酸、巰基丙酸、巰基乙醇中的一種或者兩種以上任意配 比的混合物。
9. 根據權利要求2-8之一所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑， 其特征在于所述的三元嵌段聚醚與異戊烯醇聚氧乙烯醚的重量比為1:3. 5?7。
10. 根據權利要求1-9之一所述的一種三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑 的制備方法，其特征在于具體步驟如下： 1) 按上述配比，準備原料馬來酸酐、異戊烯醇聚氧乙烯醚、三元嵌段聚醚、引發劑和鏈 轉移劑、還原劑； 2) 將馬來酸酐、異戊烯醇聚氧乙烯醚和三元嵌段聚醚溶于適量水中，升溫至50? 80°C攪拌，加入引發劑并分別滴加鏈轉移劑的水溶液和還原劑的水溶液，滴加速度保持在 0. 25?0. 5毫升/分鐘，繼續保溫反應20min?2h，然后冷卻至室溫，用堿溶液調節pH至 7?8,即得到三元嵌段大單體接枝共聚高性能聚羧酸減水劑的成品。
【文檔編號】C04B24/32GK104193215SQ201410442956
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月2日 優先權日:2014年9月2日
【發明者】馬保國, 王允棟, 黃健, 譚洪波, 方晨煒, 戚長亞 申請人:武漢理工大學