一种抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗泥型聚羧酸减水剂，由不饱和聚亚烷基二醇类化合物，不饱和羧酸类化合物，对氯甲基苯乙烯以及叔胺类化合物在引发剂和链转移剂的作用下共聚得到；所述不饱和聚亚烷基二醇类化合物、不饱和羧酸类化合物、对氯甲基苯乙烯、叔胺类化合物的物质的量比为1：(2.0～3.8)：(0.3～1.2)：(0.28～1.2)。同时提供了该抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法。本发明专利技术制备的抗泥型聚羧酸减水剂其结构在侧链上引入锚式第四氮结构，连接氮原子的一条支链由1～20个碳原子组成，在第四氮结构与主链间引入苯环结构，该结构可以有效提高与泥土的结合力，抑制泥土对聚羧酸减水剂的不良影响。

【技术实现步骤摘要】
一种抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种聚羧酸减水剂，特别涉及一种抗泥型聚羧酸减水剂。
技术介绍
聚羧酸减水剂具有掺量低、减水效率高、保坍性能好、混凝土收缩率低、分子结构上可调性强、高性能化的潜力大、有害成分含量低等优点，被广泛用于建筑行业，取代传统的木质素磺酸盐减水剂和萘系减水剂，成为现今市场的主流产品。但是随着混凝土原材料如砂石、粉煤灰的资源匮乏，越来越多质量较差的原材料出现在市场上，人工砂越来越多的用于混凝土产品生产，而磨灰也大量出现在原材市场上，此类原材料一般都具有较高的含泥量或者石粉含量。聚羧酸减水剂在高含泥量环境下容易失效，这种特性制约了聚羧酸减水剂的应用与发展，成为亟待解决的技术问题。为解决该问题，业内提出了多种解决方案：目前有研究表明，季铵根离子能优先于羧基与泥土结合，从而减少泥对聚羧酸减水剂的影响。陈国新等先以环氧溴丙烷、二甲胺为原料，合成季铵盐低聚物。再与异戊烯醇聚氧乙烯醚、氨基三亚甲基膦酸、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯反应，制得带季铵根离子的聚羧酸减水剂，该减水剂与水泥适应性好，在高含泥量环境与同条件普通聚羧酸减水剂相比具有良好分散效果(陈国新，祝烨然，沈燕平，徐唯唯，杨日.抗泥型聚羧酸系减水剂的合成及性能研究.混凝土.2014(4).)。专利CN104119482B公开一种由不饱和聚亚烷基二醇醚类单体，不饱和聚羧酸类单体，不饱和酸羟烷基酯，以及铵盐阳离子不饱和单体通过自由基共聚得到的抗泥型聚羧酸减水剂，在骨料含泥量高的情况下，分散效果优于传统的减水剂。专利CN104861127B公开一种具有杯状结构的抗泥型聚羧酸减水剂，以异丁烯醇聚氧乙烯醚、马来酸酐-β-环糊精、丙烯酸、对苯乙烯基甲酸酯为原料，采用常温合成方法，得到一种具有抗泥功能的减水剂，有效提高含泥量为6％混凝土的塌落度保持率。专利CN104961377B公开一种引入牺牲剂的聚羧酸减水剂的制备方法，该牺牲剂为聚丙烯酸钾水溶液或聚丙烯酸-甲基丙烯磺酸钠水溶液，可以提高聚羧酸减水剂对高含泥量砂石的适应性。现有技术制备的阻泥剂综合性能不如人意，未能从根本上解决原材料高含泥量带来的聚羧酸减水剂失效的问题，或在实际产业化过程中存在工艺复杂，成本过高等问题，不利于大规模生产应用。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种抗泥型聚羧酸减水剂，该减水剂与泥土结合力强，同时在高含泥量的环境中减水作用不会失效，能适应高含泥量环境要求；本专利技术的第二目的是提供一种抗泥型聚羧酸减水剂用阻泥剂的制备方法，该方法工艺简单，易操作，便于产业化。本专利技术的第一目的，通过以下技术方案来实现的：一种抗泥型聚羧酸减水剂，由不饱和聚亚烷基二醇类化合物，不饱和羧酸类化合物，对氯甲基苯乙烯以及叔胺类化合物在引发剂和链转移剂的作用下共聚得到。所述不饱和聚亚烷基二醇类化合物、不饱和羧酸类化合物、对氯甲基苯乙烯、叔胺类化合物的物质的量比为1：(2.0～3.8)：(0.3～1.2)：(0.28～1.2)。优选地，所述不饱和聚亚烷基二醇类化合物、不饱和羧酸类化合物、对氯甲基苯乙烯、叔胺类化合物的物质的量比为1：2.6：0.5：0.45。所述不饱和聚亚烷基二醇类化合物结构通式为：CH2＝CH(CH2)xO(CH2CH2O)yH，x为1～5，y为1～100。作为本专利技术的实施例，所述不饱和聚亚烷基二醇类化合物为烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚中的一种。进一步地，所述烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚的数均分子量为3000。所述不饱和羧酸类化合物为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、顺丁烯二酸中的一种。优选地，所述不饱和羧酸类化合物为丙烯酸羟乙酯。所述叔胺类化合物结构通式为CH3(CH2)nN(CH2)mCH3X，n为0～20，m为0～20；X为-(CH2)yCH3、-(CH2)yOH、-(CH2)yCOOH，y为0～5。作为本专利技术的实施例，所述叔胺类化合物为二甲氨基甲醇、二甲基乙醇胺、N，N-二甲基丙醇胺中的一种。优选地，所述叔胺类化合物为N，N-二甲基丙醇胺。所述链转移剂为巯基乙酸、巯基丙酸、甲基丙烯磺酸钠中的一种。优选地，所述链转移剂为甲基丙烯磺酸钠。磺酸基可以与水泥颗粒结合，对水泥颗粒有分散作用，故有辅助减水作用，相当于增强了减水剂的减水效果，以甲基丙烯磺酸钠为链转移剂，除了控制分子量以外，还有增益效果。所述链转移剂的用量为不饱和羧酸类化合物质量的1％～6％。优选地，所述链转移剂的用量为不饱和羧酸类化合物质量的2.5％。所述引发剂采用氧化-还原体系引发剂。其中，引发剂中的氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、双氧水和高锰酸钾中的一种，还原剂为硫代硫酸钠、硫代硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸钾、硫酸亚铁、硫酸亚铜、抗坏血酸、抗坏血酸钠和草酸中的一种。氧化-还原反应引发剂体系属于低温引发剂体系，可以降低反应所需的温度，减少能耗，可以降低实际工业化生产过程中成本。所述引发剂的用量为不饱和聚亚烷基二醇化合物、不饱和羧酸类化合物、对氯甲基苯乙烯总质量的0.7％～1.5％，氧化剂和还原剂的物质的量比为1：0.34～0.81。本专利技术的第二目的，通过以下技术方案来实现的：一种抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：(1)选取反应单体不饱和聚亚烷基二醇化合物、不饱和羧酸类化合物、引发剂体系中的氧化剂配制成反应溶液加入反应器中，加热升温，滴加对氯甲基苯乙烯水溶液，同时滴加引发剂体系中的还原剂和链转移剂水溶液，滴完后恒温反应；(2)加热升温，加入叔胺类化合物反应，反应完后加入碱液调节pH值为6～7，即制得抗泥型聚羧酸减水剂用阻泥剂。所述步骤(1)中加热升温至60～75℃。所述步骤(1)中对氯甲基苯乙烯水溶液、引发剂体系中的还原剂和链转移剂水溶液在2～3h内滴完。所述步骤(1)中恒温反应反应时间为1～2h。所述步骤(2)中反应温度为80～85℃，反应时间为1～2h。所述步骤(2)中碱液为质量分数为10％～30％的NaOH水溶液。本专利技术制备方法中控制了各物料的加料方式，制备的抗泥型聚羧酸减水剂为具有特定空间结构的嵌段共聚物。在反应初期，不饱和聚亚烷基二醇化合物、不饱和羧酸类化合物的数量占优势，在生成的分子链中占的比重大。如果用A代表不饱和聚亚烷基二醇化合物形成的嵌段，B代表不饱和羧酸类化合物形成的嵌段，C代表对氯甲基苯乙烯形成的嵌段，较理想的结构是：ABABCABABCABBA，或者是AABACBABBCBAAB，形成这种梳齿型结构，可以分隔各功能性基团，减小空间位阻效应，减小对阻泥起关键作用的对氯甲基苯乙烯的集聚，有效发挥各基团本身的作用。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术将抑制泥土副作用的基团接入聚羧酸减水剂分子链，在不降低聚羧酸减水剂减水效果的同时，增加其对泥的抑制作用，在含泥量高的环境下使用方便，不必额外添加阻泥剂。(2)本专利技术制备的减水剂其结构在侧链上引入锚式第四氮结构，该结构氮原子带正电荷，通过静电作用力优先与带负电荷的泥土结合，稳定性大于通过范德华力与泥土结合的羧酸根，可以减少泥土对具有减水作用的羧酸根的干扰。(3)本专利技术的减水剂结构中连接氮原子的一条支链由1～20个碳原子组成，其为链端带有-OH、-COOH基团的支链，该支链插入泥土层间，通过范德华本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗泥型聚羧酸减水剂，其特征在于，由不饱和聚亚烷基二醇类化合物，不饱和羧酸类化合物，对氯甲基苯乙烯以及叔胺类化合物在引发剂和链转移剂的作用下共聚得到；所述不饱和聚亚烷基二醇类化合物、不饱和羧酸类化合物、对氯甲基苯乙烯、叔胺类化合物的物质的量比为1：(2.0～3.8)：(0.3～1.2)：(0.28～1.2)。

【技术特征摘要】
1.一种抗泥型聚羧酸减水剂，其特征在于，由不饱和聚亚烷基二醇类化合物，不饱和羧酸类化合物，对氯甲基苯乙烯以及叔胺类化合物在引发剂和链转移剂的作用下共聚得到；所述不饱和聚亚烷基二醇类化合物、不饱和羧酸类化合物、对氯甲基苯乙烯、叔胺类化合物的物质的量比为1：(2.0～3.8)：(0.3～1.2)：(0.28～1.2)。2.根据权利要求1所述的抗泥型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和聚亚烷基二醇类化合物结构通式为：CH2＝CH(CH2)xO(CH2CH2O)yH，x为1～5，y为1～100；所述不饱和羧酸类化合物为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、顺丁烯二酸中的一种；所述叔胺类化合物结构通式为CH3(CH2)nN(CH2)mCH3X，n为0～20，m为0～20；X为-(CH2)yCH3、-(CH2)yOH、-(CH2)yCOOH，y为0～5。3.根据权利要求2所述的抗泥型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述不饱和聚亚烷基二醇类化合物为烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚中的一种。4.根据权利要求2所述的抗泥型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述叔胺类化合物为二甲氨基甲醇、二甲基乙醇胺、N，N-二甲基丙醇胺中的一种。5.根据权利要求1所述的抗泥型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述链转移剂为巯基乙酸、巯基丙酸、甲基丙烯磺酸钠中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓俊强，林劲柏，苏青，吴春丽，麦俊明，林倩清，黄晨，陈美婵，黎凡，李向涛，
申请(专利权)人：广东省建筑材料研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44