本發明涉及綠色建筑材料高效減水劑，具體為一種面向地聚物的緩凝降粘型磷酸基小分子減水劑及制備方法，具有減水、緩凝、降粘等作用，該減水劑能用于多元地聚物體系中。

背景技術：

1、地聚物是一種以鋁硅酸鹽前體與堿激發劑反應生成的三維網狀膠凝材料，具有強度高、耐久性好、防火耐高溫、利用工業固廢等特點，被認為是水泥的理想替代品。但地聚物的高粘度導致其流動性差、凝結時間過快，這些工作性能問題限制了其廣泛應用。高效減水劑被譽為混凝土的第五種組分，常用于改善水泥混凝土的工作性能和力學性能。然而，高效減水劑在地聚物中卻表現不佳，這主要是因為堿激發劑的高堿性對減水劑的結構穩定性和吸附能力造成了影響。目前仍沒有有效適用于地聚物的減水劑被研發出來。

2、現有技術中已有部分減水劑具有緩凝或是降粘效果。專利cn?109053974?b公開一種降粘型聚羧酸減水劑的制備方法，采用二元酸單體、聚醚大單體、降粘助劑共聚得到的降粘減水劑。專利cn?112940198?b公開一種緩凝型聚羧酸減水劑的制備方法，將單糖磷酸化、不飽和化后與聚醚大單體共聚得到的緩凝減水劑。

3、然而以上發明引入降粘、緩凝作用基團的方法較為復雜，其產物在地聚物的高堿性環境下也表現不佳，目前市場上常見的減水劑分子量在2萬以上，在作用于地聚物上要么不起作用，有時甚至會導致其粘度增加。為了解決地聚物由于高粘度引起的工作性能問題，本發明通過不飽和磷酸與不飽和聚醚加聚合成，利用巰基丙(乙)酸、磷酸化合物和維生素e鏈轉移效果的共同作用，合成小分子減水劑。合成的小分子減水劑在地聚物中可以起到減水、緩凝、降粘的效果。并且本發明合成方法環保，便捷，適合工業生產，在地聚物中適用性優異，填補了地聚物減水劑方面的空白。

技術實現思路

1、針對現有地聚物材料因工作性能較差而影響推廣使用的局面，以及現有高效減水劑對地聚物適應性很差，且制備工藝復雜等問題，本發明擬解決的技術問題是，提供了一種面向地聚物的緩凝降粘型磷酸基小分子減水劑及制備方法，以磷酸基作為吸附基團，提供極強的吸附效果和緩凝效果。利用巰基丙(乙)酸、磷酸化合物和維生素e的鏈轉移效果的共同作用能夠控制反應生成小分子減水劑，最終產物分子量在控制在11000以內，尤其是控制在5000附近，較小的分子量使得減水劑能在高粘度、高堿性的地聚物中更為靈活穩定，而不至于交聯或纏繞，結構穩定，作用效果優異，特別是對多元地聚物工作性能有極大改善，市場前景廣闊。

2、本發明解決所述技術問題采用的技術方案如下：

3、一種面向地聚物的緩凝降粘型磷酸基小分子減水劑的制備方法，所述制備方法包括以下內容：在惰性保護氣下將由乙烯磷酸、乙烯基磷酸酯、順丙烯基磷酸構成的磷酸小單體與不飽和聚氧乙烯醚在鏈轉移劑、引發劑的作用下進行自由基加聚，再用堿溶液調節ph至6.0-7.0，得到緩凝降粘型磷酸基小分子減水劑。

4、上述制備方法中，最后可再加入防腐劑。

5、進一步地，所述制備方法的具體步驟是：

6、(1)向反應容器中通入惰性保護氣排空反應容器中空氣，向反應容器中加入不飽和聚氧乙烯醚和水，攪拌至不飽和聚氧乙烯醚完全溶解；

7、(2)若引發劑僅為過氧化物，則將溶解不飽和聚氧乙烯醚加熱至60-80℃；將磷酸小單體與鏈轉移劑、鏈轉移助劑共同溶于水作為a溶液，并使用恒流泵向反應容器中分批滴加，每次滴加時間為30～50min；同時將引發劑溶于水，作為b溶液并使用恒流泵向反應容器中分批滴加，滴加時間為40～60min；每批滴加完畢后，繼續在60-80℃下保溫、攪拌反應30～60min；

8、若引發劑為過氧化物和還原性物質共同構成，則在常溫下滴加a溶液和b溶液，即將磷酸小單體與鏈轉移劑、鏈轉移助劑共同溶于水作為a溶液，并使用恒流泵向反應容器中分批滴加，每次滴加時間為30～50min；同時將引發劑溶于水，作為b溶液并使用恒流泵向反應容器中分批滴加，滴加時間為40～60min；每批滴加完畢后，繼續攪拌反應30～60min；

9、(3)分批滴加并攪拌反應結束，停止加熱，冷卻至室溫后停止通入惰性保護氣，再用堿溶液調節ph值為6.0-7.0，再加入防腐劑，獲得緩凝降粘型磷酸基小分子減水劑。

10、進一步地，所述鏈轉移劑為巰基乙酸、巰基丙酸等中的至少一種。

11、所述鏈轉移助劑為維生素e；所述防腐劑為山梨酸鉀、丙酸鈣、對羥基苯甲酸酯類、雙乙酸鈉等中的至少一種。

12、所述過氧化物為過硫酸類、過氧化氫等中的至少一種；

13、所述還原性物質為亞硫酸氫鈉、l-抗壞血酸等中的至少一種。

14、本發明還保護所述制備方法獲得的面向地聚物的緩凝降粘型磷酸基小分子減水劑。

15、進一步地，所述減水劑組成按物質的量份數計為：

16、a組分：乙烯磷酸25-50份，乙烯基磷酸酯25份，順丙烯基磷酸25份；

17、b組分：不飽和聚氧乙烯醚25～50份；

18、c組分：鏈轉移劑8-10份，鏈轉移助劑維生素e1-2份；

19、d組分：引發劑4-10份；

20、e組分：堿溶液，調節體系ph為6.0-7.0；

21、f組分：防腐劑0.8-1.2份。

22、進一步地，所述緩凝降粘型磷酸基小分子減水劑的分子量為4000-11000，減水劑含固量為20％-30％；優選分子量分布pdi為1.4-1.6。

23、本發明保護一種地聚物砂漿，所述地聚物砂漿采用所述的緩凝降粘型磷酸基小分子減水劑，所述緩凝降粘型磷酸基小分子減水劑的加入量為地聚物砂漿中膠凝材料質量的1-3％；所述膠凝材料為粉煤灰、礦渣、鋼渣之和。

24、進一步地，所述地聚物砂漿的流動度提高55％以上，終凝時間延長140％以上，粘度降低30％以上。

25、與現有技術相比，本發明的有益效果是：

26、(1)本發明緩凝降粘型磷酸基小分子減水劑的分子量控制在11000以內，優選在5000左右(4000-6000)，由乙烯磷酸、乙烯基磷酸酯、順丙烯基磷酸等不飽和磷酸小單體與不飽和聚醚大單體加聚而成，特殊種類的磷酸小單體作為吸附基團，在地聚物體系中能夠提供更強的吸附性能以及緩凝、降粘性能，不飽和聚氧乙烯醚作為減水劑的大單體，聚合后其側鏈可以提供空間位阻作用，以起到分散效果，二者協同作用實現了在地聚物中緩凝降粘的目的。

27、(2)本發明配方中在多種磷酸化合物與巰基丙(乙)酸、維生素e的協同鏈轉移作用下，并分批滴加制備，能夠控制減水劑分子量在4000-6000、且分子量分布窄(pdi為1.4-1.6)，減水劑結構穩定、吸附性極強，在地聚物中的吸附量約為現有磷酸基減水劑的2倍，較高的吸附量帶來了更優的分散效果，減水效果，同時大量的磷酸小單體使得減水劑具有優異的緩凝效果。

28、(3)本發明穩定性強，在硅酸鈉溶液中結構不發生變化，本發明減水劑含固量為20％-30％，2％摻量時，減水率為15％-25％。

29、(4)實施例1中所制成的高效減水劑在2％摻量下，使得粉煤灰-礦渣-鋼渣多元地聚物砂漿的流動度提高80％以上，終凝時間延長250％以上，粘度降低40％以上，且對地聚物的7d、28d抗壓強度有一定改善。由此可以證明本發明減水劑是少有的適用于地聚物體系的減水劑，能有效改善地聚物工作性能而不降低抗壓強度，解決了地聚物凝結快、流動性差的施工痛點，擁有廣闊的市場前景。