一种星形聚羧酸水泥分散剂的制备方法技术

本发明专利技术提供一种星形聚羧酸水泥分散剂的制备方法，生产出的产品具有掺量低、减水率高、坍落度损失小、水泥适应性好、降粘等优点。采用原子转移自由基聚合，合成方法简单，工艺要求低，生产成本小，溶剂回收方便，环境污染小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑材料中混凝土外加剂
，具体涉及一种可用作混凝土高效 减水剂的星形聚羧酸及其制备方法。
技术介绍
水泥分散剂（减水剂）具有吸附在水泥粒子上从而抑制水泥粒子凝聚、提高混凝 土在使用时的分散性的作用。用作水泥分散作用的物质有很多，包括木质素磺酸盐、萘磺酸 盐/甲醛缩聚物、苯酚/对氨基苯磺酸/甲醛缩聚物、三聚氰胺磺酸盐/甲醛缩聚物、聚羧 酸类梳形共聚物等等。从结构特点上看，前几种水泥分散剂主要以磺酸基为吸附基团，缺乏 有效的提供空间位阻作用的侧链，分子结构单一，可调性差，对水泥的分散作用有限，掺量 高并且减水率低。 聚羧酸类梳形共聚物具有富含羧基吸附基团的主链提供的吸附作用，又具有亲水 性较好的侧链提供的空间位阻作用，较大的提高了对水泥的分散作用。目前，国内外开发的 聚羧酸超塑化剂大多为（甲基）丙烯酸/酯共聚物或烯基聚乙二醇/马来酸/丙烯酸共聚 物减水剂，这两类减水剂的分子结构大多呈梳型，具有制备工艺简单、成本低、坍落度保持 性能好等优点，但是仍然满足不了现代混凝土工程对高性能减水剂的要求，如高减水率，低 粘度，适应性强。 另一方面，混凝土强度的提高主要通过降低水胶比来实现，这也导致了混凝土粘 度较大，引发混凝土搅拌、运输、泵送等一系列的施工问题，很大程度上限制了高强与超高 强混凝土的推广与应用。 目前可采用的降粘方法主要是从有机外加剂和掺合料两方面开展。添加的有机外 加剂主要是引气剂，引气剂的掺入使混凝土拌合物内形成大量微小的封闭球状气泡，这些 微气泡如同滚珠一样，减少骨料颗粒间的摩擦阻力，从而降低粘度，但是引气剂降粘作用有 限，引入的气泡对高强混凝土的强度产生不利影响，关于减水剂对混凝土粘度作用机理尚 不清晰，有机降粘剂的研发仍无突破性进展。 目前还未出现混凝土有机降粘剂的相关专利；而掺合料方面同样没有出现关于混 凝土降粘剂的专利或是文章，目前主要是通过掺入大量粉煤灰改善混凝土工作性能，众所 周知掺入粉煤灰可以降低混凝土粘度，但是对于高层、高强或超高强混凝土其降粘效果十 分有限。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述水泥分散剂对于低水胶比时初始分散性能不足，混凝土早期 粘度较大等问题，提供了一种原料来源易得、生产成本低、生产工艺简单的星形聚羧酸系高 性能减水剂及其制备方法。 该种减水剂的星形分子结构，增加了与水泥颗粒的接触面积，提高了其与水泥颗 粒之间的键合力，增大了分子的空间位阻作用，从而使减水剂具有更好的分散效果。 本专利技术的技术原理：采用原子转移自由基聚合法合成星形聚羧酸，并应用于水泥 分散过程中。 本专利技术提供的星形聚羧酸水泥分散剂的制备方法，具体步骤如下： 1)将单体a、用碱中和至中性的单体b与催化剂、配体、溶剂充分混合得到溶液，通 入N 2将溶液中O2排出； 2)将引发剂一次性快速加入到上述溶液中，在N2保护下进行原子转移可控自由基 聚合反应，其反应温度为30°C?120°C，反应时间为0. 5h?24h，得到星形聚合物溶液； 3)旋转蒸发除掉溶剂得到星形聚羧酸。 步骤1)中单体a与b的摩尔比满足：a/b = 1/2?1/10,其中单体a的分子结构 符合通式①， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星形聚羧酸水泥分散剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：1)将单体a、用碱中和过的单体b与催化剂、配体、溶剂充分混合得到溶液，通入N2将溶液中O2排出；2)将引发剂一次性快速加入到上述溶液中，在N2保护下进行原子转移可控自由基聚合反应，其反应温度为30℃～120℃，反应时间为0.5h～24h，得到星形聚合物溶液；3)旋转蒸发除掉溶剂得到星形聚羧酸；步骤1)中单体a与b的摩尔比满足：a/b＝1/2～1/10，其中单体a的分子结构符合通式①，式中R1为H或者CH3，R2为H或者1～4个碳原子的烷基；X为O、CH2O、CH2CH2O、COO；AO为2～4个碳原子的氧化烯基中的任意一种或者两种以上的混合物，n为AO的平均加成摩尔数，其为5～200的整数；当均聚物分子的结构单元中AO为不同碳原子数的氧化烯基时，(AO)n为无规共聚或嵌段共聚结构；单体b的分子结构符合通式②，式中，R3、R4、R5各自独立地表示H、CH3或者‑(CH2)sCOOM2，M1、M2为H、一价金属、(1/2)二价金属、氨基或者有机胺，s满足0≤s≤3的整数，当‑(CH2)sCOOM2存在时，其可与‑COOM1或其他的‑(CH2)sCOOM2形成酸酐；所述溶剂为甲苯、甲醇、苯甲醚、四氢呋喃、二甲基亚砜和水的任意一种或者以任意比例混合的混合物；所述配体为联吡啶、五甲基二亚乙基三胺、三(2‑二甲氨基乙基)胺、三(2‑吡啶基甲基)胺中的任意一种；其用量为单体摩尔量的1/50～1/5；所述催化剂为溴化亚铜或者氯化亚铜中的任意一种；其用量为单体摩尔量的1/100～1/10；步骤2)中所述引发剂为三(溴甲基)均三苯、四(溴甲基)苯、六(溴甲基)苯的任意一种。...

【技术特征摘要】
1. 一种星形聚羧酸水泥分散剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下： 1) 将单体a、用碱中和过的单体b与催化剂、配体、溶剂充分混合得到溶液，通入N2将 溶液中O2排出； 2) 将引发剂一次性快速加入到上述溶液中，在N2保护下进行原子转移可控自由基聚合 反应，其反应温度为30°C?120°C，反应时间为0. 5h?24h，得到星形聚合物溶液； 3) 旋转蒸发除掉溶剂得到星形聚羧酸； 步骤1)中单体a与b的摩尔比满足：a/b = 1/2?1/10,其中单体a的分子结构符合 通式①，式中R1为H或者CH3, R2为H或者1?4个碳原子的烷基；X为0、CH20、CH2CH 2CK COO ; AO为2?4个碳原子的氧化烯基中的任意一种或者两种以上的混合物，η为AO的平均 加成摩尔数，其为5?200的整数；当均聚物分子的结构单元中AO为不同碳原子数的氧化 烯基时，（Α0)η为无规共聚或嵌段共聚结构； 单体b的分子结构符合通式②，式中，R3、R4、R5各自独立地表示HXH3或者-(CH 2) SCOOMyMpM2为H、一价金属、（1/2)二 价金属、氨基或者有机胺，s满足0彡s彡3的整数，当-(CH2) SCOOM2存在时，其可与-COOMi 或其他的-(CH2) SCOOM2形成酸酐； 所述溶剂为甲苯、甲醇、苯甲醚、四氢呋喃、二甲基亚砜和水的任意一种或者以任意比 例混合的混合物； 所述配体为联吡啶、五甲基二亚乙基三胺、三（2-二甲氨基乙基）胺、三（2-吡啶基甲 基）胺中的任意一种；其用量为单体摩尔量的1/50?1/5 ; 所述催化剂为溴化亚铜或者氯化亚铜中的任意一种；其用量为单体摩尔量的1/100? 1/10 ； 步骤2)中所述引发剂为三（溴甲基）均三苯、四（溴甲基）苯、六（溴甲基）苯的任 意一种。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述单体a是具有通式①所表示的结构的 物质中的至少一种以任意比例混合。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述单体a为聚亚烷基二醇单（甲 基）丙烯酸酯单体或不饱和聚亚烷基二醇醚单体。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于： 通式①表示的单体a为聚亚烷基二醇单（甲基）丙烯酸酯单体时，是由烷氧基聚亚烷 基二醇与（甲基）丙烯酸或与（甲基）丙烯酸酐的酯化合成物；或为（甲基）丙烯酸羟烷 酯与环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷中的至少一种物质的加成物；这些单体单独使用或以两 种以上成份以任意比例的混合物形式使用；当均聚物分子的结构单元中AO为不同碳原子 数的氧化烯基时，（Α0)η为无规共聚或嵌段共聚结构。5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述单体a为聚亚烷基二醇单（甲基）丙 烯酸酯单体时，是由烷氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘加平，王秀梅，冉千平，杨勇，刘金芝，
申请(专利权)人：江苏省建筑科学研究院有限公司，江苏苏博特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32