一种水溶性聚合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种水溶性聚合物及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的水溶性聚合物，其分子结构中的重复单元包括：衍生自不饱和聚合物分子单体的结构单元H，衍生自不饱和硼酸或其衍生物单体的结构单元I，任选地，衍生自不饱和羧酸或其衍生物单体的结构单元J，任选地，衍生自不饱和磺酸或其衍生物单体的结构单元K，和任选地，衍生自功能单体优选不饱和酰胺或其衍生物单体的结构单元L，其中，所述不饱和聚合物分子单体选自不饱和聚醚或其衍生物单体和不饱和聚酯或其衍生物单体中的至少一种。本发明专利技术提供的水溶性聚合物能够显著延长硅酸盐水泥凝固时间、增强水泥凝固初期流动度、减少水泥浆中水用量，可用作水泥的减水剂。

Water soluble polymer and preparation method and application thereof

The invention provides a water-soluble polymer and a preparation method and application thereof. The water-soluble polymer provided by the present invention has repeated units in its molecular structure including: structural unit H derived from unsaturated polymer monomer, structural unit I derived from unsaturated boric acid or its derivative monomer, structural unit J derived from unsaturated carboxylic acid or its derivative monomer, optionally, derived from unsaturated carboxylic acid or its derivative monomer. The structural unit K of the monomer of the self-unsaturated sulfonic acid or its derivative, and, optionally, the structural unit L of the self-functional monomer preferring the monomer of the unsaturated amide or its derivative, wherein the unsaturated polymer molecular monomer is selected from at least one of the monomers of the unsaturated polyether or its derivative and the monomer of the unsaturated polyester or its derivative. . The water-soluble polymer provided by the invention can significantly prolong the setting time of Portland cement, enhance the fluidity of cement at the initial solidification stage, reduce the amount of water in cement slurry, and can be used as a water reducing agent for cement.

【技术实现步骤摘要】
一种水溶性聚合物及其制备方法与应用
本专利技术属于高分子领域，涉及一种水溶性聚合物及其制备方法和应用。
技术介绍
混凝土作为迄今为止被全世界应用最广泛的人造土木工程材料，是建筑工业的“脊梁”。混凝土材料的出现加快了社会化进程，随着对混凝土材料与相关技术的不断更新改进，越来越多的新型高性能混凝土不断出现，混凝土向高流态、高强度、低污染、施工易的方向发展，体现了混凝土发展的“绿色、节能、可持续”理念。高性能混凝土(HPC)在1990年由美国正式提出后，立即受到全世界的注意，被称为“21世纪混凝土”。其与普通混凝土在原料上最大的区别在于使用矿物外加剂和化学外加剂作为混凝土的外加组分，其中高性能减水剂可以优化新拌混凝土的微结构，提高工作性能，改善抗渗、降黏以及耐久性能。因此，高性能减水剂已成为HPC中不可或缺的重要组分。减水剂的研究和大规模应用促进了混凝土技术的进步，推动了建筑施工技术的现代化进程。同时，随着建筑结构不断向大型化、功能化和复杂化方向发展，对混凝土的各种性能提出了越来越高的要求。建筑节能以及社会的可持续发展已成为我国当前经济发展的重要组成部分。随着再生混凝土的使用，粉煤灰、矿粉等各种矿物掺和料的加大使用量，必将是降低水泥产量，降低能耗、减少工业废弃物堆放的最佳选择，但是随着矿物掺和料和固体废弃物掺量的增加，聚羧酸减水剂的作用在不断下降；同时随着建筑业的不断发展以及对优质自然资源的消耗，混凝土原材料品质在不断下降，比如骨料含泥量大，与聚羧酸减水剂相容性差。目前被广泛使用的高效减水剂，按照其化学成分分类主要有以下几种：木质素磺酸盐高效减水剂、萘系高效减水剂和聚羧酸盐高效减水剂。随着混凝土性能需求的不断提高以及混凝土原材料性质的改变，使得减水剂的性能需求也在不断提高。目前聚羧酸系减水剂相对于其他类型减水剂具有更高的减水率，保坍性，但同时也有敏感度过高，与不同材料相容性不好，和易性差，泌水等一系列问题。因此需要研究性能更先进的新型减水剂。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种含硼酸官能团的水溶性聚合物，其中硼酸基单独或与别的官能团如羧基、磺酸基等共同作为锚固基团。本专利技术提供的水溶性聚合物作为减水剂能够实现减水剂分子在水泥颗粒及水和产物颗粒表面的有效吸附。在第一方面，本专利技术提供了一种水溶性聚合物，其分子结构中的重复单元包括：衍生自不饱和聚合物分子单体的结构单元H，衍生自不饱和硼酸或其衍生物单体的结构单元I，任选地，衍生自不饱和羧酸或其衍生物单体的结构单元J，任选地，衍生自不饱和磺酸或其衍生物单体的结构单元K，和任选地，衍生自功能单体优选不饱和酰胺或其衍生物单体的结构单元L，其中，所述不饱和聚合物分子单体选自不饱和聚醚或其衍生物单体和不饱和聚酯或其衍生物单体中的至少一种。根据本专利技术的具体实施方式，所述水溶性聚合物的分子结构中的重复单元包括或者仅包括所述结构单元H和所述结构单元I。根据本专利技术的具体实施方式，所述水溶性聚合物的分子结构中的重复单元包括或者仅包括所述结构单元H、所述结构单元I和所述结构单元J。根据本专利技术的具体实施方式，所述水溶性聚合物的分子结构中的重复单元包括或者仅包括所述结构单元H、所述结构单元I和所述结构单元K。根据本专利技术的具体实施方式，所述水溶性聚合物的分子结构中的重复单元包括或者仅包括所述结构单元H、所述结构单元I和所述结构单元L。根据本专利技术的具体实施方式，所述水溶性聚合物的分子结构中的重复单元包括或者仅包括所述结构单元H、所述结构单元I、所述结构单元J和所述结构单元K。根据本专利技术的具体实施方式，所述水溶性聚合物的分子结构中的重复单元包括或者仅包括所述结构单元H、所述结构单元I、所述结构单元J、所述结构单元K和L。根据本专利技术的具体实施方式，所述结构单元H和所述结构单元I的摩尔比为1：(0.5～10)，优选为1：(1～6)，更优选为1：(1.5～6.5)，进一步优选为1：(2～6)，最优选为1：(2～5)，例如1：2、1：4等。根据本专利技术的具体实施方式，所述结构单元H和所述结构单元L的摩尔比为1：(0.01-15)，优选为1：(4-12)。根据本专利技术的实施方式，所述结构单元H和所述结构单元J的摩尔比为1：(0.01-4)，优选为1：(0.01-3)。根据本专利技术的实施方式，所述结构单元H和所述结构单元K的摩尔比为1：(0.01-4)，优选为1：(0.01-3)。根据本专利技术的具体实施方式，所述不饱和聚酯单体的结构如式(1)所示：其中：A表示碳原子数为2～4的亚烷基；B表示碳原子数为2～4且不同于A的亚烷基；R1和R2各自独立的表示H或甲基；R3表示H或碳原子数为1～4的烷基；X表示碳原子数为1～5的亚烷基；m表示0～200的整数；n表示0～200的整数；m+n>10。根据本专利技术的实施方式，所述不饱和聚醚单体的结构如式(2)所示：其中：E表示碳原子数为2～4的亚烷基；F表示碳原子数为2～4且不同于E的亚烷基；R4和R5各自独立的表示H或甲基；R6表示H或碳原子数为1～4的烷基；Y表示碳原子数为1～5的亚烷基；p表示0～200的整数；q表示0～200的整数；p+q>10。根据本专利技术的实施方式，所述不饱和硼酸或其衍生物单体为4-乙烯基苯硼酸((4)VBA)，4-乙烯基苯硼酸钠、4-乙烯基苯硼酸钾、3-乙烯基苯硼酸((3)VBA)、3-乙烯基苯硼酸钾、3-乙烯基苯硼酸钠、2-乙烯基苯硼酸((2)VBA)、2-乙烯基苯硼酸钾和2-乙烯基苯硼酸钠中的至少一种。根据本专利技术的实施方式，所述不饱和羧酸或其衍生物单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、马来酸和马来酸酐中的至少一种。根据本专利技术的实施方式，所述不饱和磺酸或其衍生物单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、对苯乙烯磺酸钠和烯丙基磺酸钠中的至少一种。根据本专利技术的实施方式，所述不饱和酰胺或其衍生物单体为N,N-二甲基丙烯酰胺，N,N-二乙基丙烯酰胺、N,N-二丙基丙烯酰胺和N-甲基,N-乙基丙烯酰胺中的至少一种。在第二个发面，本专利技术提供了一种如上所述的水溶性聚合物的制备方法，包括在引发剂存在的条件下通过自由基共聚法将单体聚合形成所述水溶性聚合物，其中所述单体包括不饱和聚合物分子单体、不饱和硼酸或其衍生物单体、任选的不饱和羧酸或其衍生物单体、任选的不饱和磺酸或其衍生物单体和任选的不饱和酰胺或其衍生物单体；其中，所述不饱和聚合物分子单体为不饱和聚醚或其衍生物单体，或不饱和聚酯或其衍生物单体。根据本专利技术的具体实施方式，所述不饱和聚合物分子单体和所述不饱和硼酸单体的摩尔比为1：(0.5～10)，优选为1：(1～6)，更优选为1：(1.5～6.5)，进一步优选为1：(2～6)，最优选为1：(2～5)，例如1：2、1：4等。根据本专利技术的具体实施方式，所述不饱和聚合物分子单体和所述不饱和酰胺单体的摩尔比为1：(0.01-15)，优选为1：(4-12)。根据本专利技术的实施方式，所述不饱和聚合物分子单体和所述不饱和羧酸单体的摩尔比为1：(0.01-4)，优选为1：(0.01-3)。根据本专利技术的实施方式，所述结构单元H和所述不饱和磺酸单体的摩尔比为1：(0.01-4)，优选为1：(0.01-3)。根据本专利技术的具体实施方式，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水溶性聚合物，其分子结构中的重复单元包括：衍生自不饱和聚合物分子单体的结构单元H，和衍生自不饱和硼酸或其衍生物单体的结构单元I。

【技术特征摘要】
1.一种水溶性聚合物，其分子结构中的重复单元包括：衍生自不饱和聚合物分子单体的结构单元H，和衍生自不饱和硼酸或其衍生物单体的结构单元I。2.一种水溶性聚合物，其特征在于，所述重复单元还包括衍生自不饱和羧酸或其衍生物单体的结构单元J，衍生自不饱和磺酸或其衍生物单体的结构单元K和衍生自功能单体优选不饱和酰胺或其衍生物单体的结构单元L中的一种或两种或三种。3.根据权利要求1或2所述的水溶性聚合物，其特征在于，所述结构单元H和所述结构单元I的摩尔比为1：(0.5～10)，优选为1：(1～6)，更优选为1：(1.5～6.5)，进一步优选为1：(2～6)，最优选为1：(2～5)，例如1：2、1：4。4.根据权利要求2或3所述的水溶性聚合物，其特征在于，当所述重复单元还包括所述结构单元L时，所述结构单元H和所述结构单元L的摩尔比为1：(0.01-15)，优选为1：(4-12)；当所述重复单元还包括所述结构单元J时，所述结构单元H和所述结构单元J的摩尔比为1：(0.01-4)，优选为1：(0.01-3)；当所述重复单元还包括所述结构单元K时，所述结构单元H和所述结构单元K的摩尔比为1：(0.01-4)，优选为1：(0.01-3)。5.根据权利要求1-4中任一项所述的水溶性聚合物，其特征在于：所述不饱和聚酯单体的结构如式(1)所示：其中：A表示碳原子数为2～4的亚烷基；B表示碳原子数为2～4且不同于A的亚烷基；R1和R2各自独立的表示H或甲基；R3表示H或碳原子数为1～4的烷基；X表示碳原子数为1～5的亚烷基；m表示0～200的整数；n表示0～200的整数；m+n>10；和/或所述不饱和聚醚单体的结构如式(2)所示：其中：E表示碳原子数为2～4的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥明，田红伟，苏彤，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11