改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂，其结构通式为：

The modified sugar side chain structure of poly carboxylic acid water reducing agent and preparation method thereof

The invention discloses a modified sugar side chain structure of polycarboxylate superplasticizer, the structure of the formula:

【技术实现步骤摘要】
改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂及其制备方法
本专利技术涉及混凝土外加剂
，具体是一种改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂及其制备方法。
技术介绍
聚羧酸减水剂作为第三代高性能减水剂，其分子结构的可设计性强，高性能化的潜力大，可通过选择不同功能的单体进行共聚，制备出多功能化的产品。经单糖功能化修饰的聚羧酸减水剂具有高保坍、高保水和增粘等优点，与不同水泥及矿物掺合料、劣质砂石料等有很好的适应性，市场应用前景广阔，已有多种产品问世。CN104961373B的专利披露了一种保坍型聚羧酸系减水剂的制备方法，该方法中采用丙烯酸葡萄糖酯(AGE)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)以及甲基烯丙基聚乙二醇(TPEG)为原料，以双氧水为引发剂，在60℃下反应3h并保温1小时，得到以葡糖糖分子为侧链的梳型结构保坍型聚羧酸系减水剂。专利CN105778018A利用糖苷与丙烯酰氯进行缩合反应，合成一种糖苷丙烯酸酯，并将其与溶于去离子水溶液的丙烯酸、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯和甲基丙烯磺酸钠，同时加入到反应容器中，升温至70～90℃进行自由基共聚反应6～12h，降至室温，调节反应体系pH值至6～7，即得超支链化糖苷聚羧酸减水剂。专利CN106116226A将有效量的单体、分子侧链含鼠李糖、羟基及羧基的多糖、次亚磷酸钠、吊白粉、维生素C、亚硫酸氢钠、丙烯酸、双氧水、氢氧化钠分别溶于水后依次经过混配、流加混配等步骤后制成了一种含糖侧链的改善和易性、包裹性的聚羧酸减水剂。这些专利均成功的制备了侧链含有单糖或多糖结构的聚羧酸减水剂，其分子中的糖侧链结构均是通过酯基与主链相连，而酯基在混凝土的碱性环境中容易水解，释放出单糖或多糖分子，糖分子具有缓凝作用，而水解释放糖分子的速率与混凝土的pH、温度有关，随着pH、温度的不同，水解速率不一致使得释放的糖分子的量或多或少，进而使得混凝土的凝结时间或长或短，影响混凝土的形成的强度，混凝土的质量难以保证；另外，聚羧酸分子间氢键作用减弱，保水增粘效果降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂及其制备方法，所得聚羧酸减水剂在碱性环境中稳定，保水、保坍、增稠性能优异；制备时条件容易控制，可操作性高。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂，其结构通式为：其中，a、b、c、d、m和n为聚合度且均为正整数，a＝8～0，b＝1～12，c＝50～140，d＝1～20，m＝45～76，n＝9～27。进一步地，所述改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂的分子量为30000～80000。本专利技术一种改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：1)将烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯和去离子水加入反应釜中，加热溶解得到A溶液；2)在A溶液中分别同时滴加过硫酸铵的去离子水溶液和甲基丙烯酸、葡萄糖烯丙基酰胺单体的去离子水混合溶液，保温反应并冷却至室温得到B溶液；3)在B溶液中加入质量分数30％的液碱，调节pH值为6～8，得到质量分数40％的改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂。进一步地，所述烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯、甲基丙烯酸、葡萄糖烯丙基酰胺单体、过硫酸铵的摩尔比为1.0:(0.1～0.3):(3.5～6.0):(0.1～0.6):(0.15～0.35)。具体地，所述步骤1)中烯丙基聚乙二醇的分子量为2000～3500，甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯的分子量为400～1200。具体地，所述步骤2)中保温反应的温度为60～80℃，反应的时间为1.0～2.0h。进一步地，所述葡萄糖烯丙基酰胺单体按以下制备方法制得：以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作溶剂，将烯丙基胺、D-葡萄糖酸-δ-内酯以摩尔比为1:1在50℃下反应2h，真空脱去DMF溶剂，并用环氧己烷洗涤、过滤，在异丙醇中重结晶两次，经真空干燥获得成品。本专利技术1)聚羧酸减水剂分子上带有酰胺化的糖侧链结构，相比酯化的糖侧链结构，其在混凝土的碱性环境中更为稳定，不发生水解反应，加入混凝土之后稳定性好；2)加入混凝土后其保水、保坍性能好，增稠的稳定性表现更优异，经过120min后净浆流动度变化小；3)侧链含有多种长链，可以提供更多的空间位阻，增加混凝土的分散性和流动性，同时不依赖于水解释放的糖分子缓凝，对混凝土的凝结时间无影响；4)分子中酰胺基团的存在，有利于混凝土早期强度的发展，尤其在加入混凝土1天或3天的早期强度相比于市售聚羧酸减水剂加入混凝土的早期强度高。具体实施方式下面结合优选的具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，便于更清楚地了解本专利技术，但本专利技术不局限于下述具体实施方式。本专利技术的主要原理是：采用酰胺化的糖侧链结构与主链相连代替酯化的糖侧链与主链相连，使聚羧酸减水剂更适应在碱性环境中使用，不易水解，性能更加稳定；另外，酰胺化的糖侧链结构中D-葡萄糖酸-δ-内酯是开环的结构，开环的侧链结构上的羟基与混凝土中的水结合，减水效果好。分子中的C-C主链和羧基短侧链吸附在混凝土或水泥颗粒表面，形成一定的聚合物吸附层，聚醚、聚酯的长侧链则提供足够的空间位阻，使得加入聚羧酸减水剂的混凝土或水泥的分散能力优异、保坍效果好。本专利技术一种改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂，其结构通式为：其中，a、b、c、d、m和n为聚合度且均为正整数，a＝8～0，b＝1～12，c＝50～140，d＝1～20，m＝45～76，n＝9～27；改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂的分子量为30000～80000。本专利技术一种改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：1)将烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯和去离子水加入反应釜中，在温度为20～80℃下加热溶解得到A溶液；2)在A溶液中分别同时滴加过硫酸铵的去离子水溶液和甲基丙烯酸、葡萄糖烯丙基酰胺单体的去离子水混合溶液，在温度为60～80℃下进行保温反应1.0～2.0h并冷却至室温得到B溶液；3)在B溶液中加入质量分数30％的液碱，调节pH值为6～8，得到质量分数40％的改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂；烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯、甲基丙烯酸、葡萄糖烯丙基酰胺单体、过硫酸铵的摩尔比为1.0:(0.1～0.3):(3.5～6.0):(0.1～0.6):(0.15～0.35)；烯丙基聚乙二醇的分子量为2000～3500，甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯的分子量为400～1200；所用到的葡萄糖烯丙基酰胺单体按以下制备方法制得：以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作溶剂，将烯丙基胺、D-葡萄糖酸-δ-内酯以摩尔比为1:1在50℃下反应2h，真空脱去DMF溶剂，并用环氧己烷洗涤、过滤，在异丙醇中重结晶两次，经真空干燥获得成品。实施例1(1)葡萄糖烯丙基酰胺单体的合成：以DMF作溶剂，将烯丙基胺加入反应釜中，加热完全溶解，再向反应釜中加入D-葡萄糖酸-δ-内酯，在50℃下反应2h，真空脱去DMF溶剂，并用环氧己烷洗涤、过滤，在异丙醇中重结晶两次，经真空干燥获得白色粉末状的葡萄糖烯丙基酰胺单体，D-葡萄糖酸-δ-内酯与烯丙基胺的摩尔比为1:1；(2)聚合反应：将分子量为2000的烯丙基聚乙二醇、分子量为400的甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯和去离子水加入反应釜中，在20～80℃温度下加热溶解完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂，其特征在于，其结构通式为：

【技术特征摘要】
1.一种改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂，其特征在于，其结构通式为：其中，a、b、c、d、m和n为聚合度且均为正整数，a＝8～0，b＝1～12，c＝50～140，d＝1～20，m＝45～76，n＝9～27。2.根据权利要求1所述的改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂，其特征在于：所述改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂的分子量为30000～80000。3.根据权利要求1或2所述的改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯和去离子水加入反应釜中，加热溶解得到A溶液；2)在A溶液中分别同时滴加过硫酸铵的去离子水溶液和甲基丙烯酸、葡萄糖烯丙基酰胺单体的去离子水混合溶液，保温反应并冷却至室温得到B溶液；3)在B溶液中加入质量分数30％的液碱，调节pH值为6～8，得到质量分数40％的改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂。4.根据权利要求3所述的改性糖侧链结构的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：所述烯丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：高玉军，李顺凯，王文荣，韦鹏亮，陈雍雍，明阳，
申请(专利权)人：中交二航武汉港湾新材料有限公司，中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42