本发明专利技术属于高分子材料技术领域，公开了一种改性聚羧酸高性能减水剂及其制备方法。所述制备方法为：将聚醚大单体与含氢硅烷偶联剂加入到有机溶剂中混合均匀，然后升温至60～100℃，加入催化剂进行脱氢缩合反应，反应完成后减压脱除溶剂及低沸物，得到硅烷改性聚醚大单体；将所得硅烷改性聚醚大单体与丙烯酸加入到水中，搅拌升温至60～80℃，滴加引发剂进行反应，然后加入ETPTA交联剂及链转移剂继续搅拌反应，得到改性聚羧酸高性能减水剂。本发明专利技术的改性聚羧酸高性能减水剂通过可水解的硅烷改性聚醚大单体和ETPTA部分交联的协同对冲作用，能够同时达到非常优异的保坍效果和分散性能。能。
【技术实现步骤摘要】
一种改性聚羧酸高性能减水剂及其制备方法
[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种改性聚羧酸高性能减水剂及其制备方法。
技术介绍
[0002]减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。减水剂能保证混凝土的高强度和良好的耐久性，是现代混凝土不可缺少的组分之一。目前应用较普遍的高效减水剂主要有萘系、磺化密胺树脂系、脂肪酸系、氨基磺酸盐系、改性木质素磺酸盐系和聚羧酸系减水剂。其中聚羧酸系高性能减水剂的发展和应用比较迅速，在水利、水电、水工、海工、桥梁等工程中得到广泛的应用。
[0003]目前聚羧酸类减水剂主要有以下3种：1、酯类聚羧酸减水剂，即以甲氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯作为聚氧乙烯基大单体制备的减水剂；2、普通醚类聚羧酸减水剂，即以烯丙基聚乙二醇或其改性产品作为主要聚氧乙烯基大单体制备的减水剂；3、改性醚类聚羧酸减水剂，即以甲基烯丙基聚乙二醇或其改性产品作为主要聚氧乙烯基大单体制备的减水剂。酯类聚羧酸减水剂由于引入多元酯后，在减水剂主链上代替部分丙烯酸，而多元酯具有酯类大单体的特性，在水泥浆体的碱性环境中发生水解，从而在较长时间内不断释放羧基，提高减水剂分子后期的吸附分散能力，从而提高减水剂的保坍性能。与聚酯类减水剂相比，普通聚醚类减水剂的成本低、合成工艺简单、聚合浓度高，但其减水率、保坍性能及水泥适应性不如聚酯类减水剂，单独使用时的应用范围较窄。而改性醚类聚羧酸减水剂既具有聚酯类减水剂减水率高、保坍性能好、水泥适应性好等优点，又具有普通聚醚类水剂合成工艺简单、聚合浓度高等优点，从而成为目前聚羧酸类减水剂研究的热点。
[0004]一般而言，聚羧酸类减水剂中聚羧酸主链主要起吸附作用，定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷，形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构解体，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。同时利用减水剂中的强极性亲水基使水泥颗粒表面的减水吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高，提高减水率。然而，单纯的聚羧酸减水剂其空间位阻较小，分散保持性较差，故坍落度保持性较差。通过在减水剂结构中引入具有亲水性的支链，伸展于水溶液中，从而在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。当水泥颗粒靠近时，在水泥颗粒间产生空间位阻作用越大，对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。但空间位阻过大同样会降低其定向吸附性能，且其当支链密度增加，吸附基团变少，且侧链间距变小容易发生缠绕，不利于分散性能的维持。因此，如何调节聚羧酸类减水剂的定向吸附性能及空间位阻，使其兼具良好的分散性及分散稳定性是本领域技术人员需要解决的技术问题。
[0005]专利CN 111732697 A公开了一种硅烷改性聚羧酸减水剂，通过选择特定的硅烷和特定的聚氧乙烯醚、丙烯酸反应，将硅烷偶联剂共聚在主链上实现一定的锚固作用。但所采
用的硅烷偶联剂分子链较短，在长链聚氧乙烯醚的空间位阻下其锚固作用有限。专利CN 107163201 A公开了一种硅烷偶联剂改性聚醚制备保坍型聚羧酸减水剂的方法。采用硅烷偶联剂、聚醚类化合物、不饱和羧酸类单体等为主要反应原料，通过先水解再威廉姆森醚化再缩合而后共聚合的方法制备一种聚羧酸减水剂。其通过具有多条分支状的硅烷偶联剂改性聚醚侧链的聚羧酸减水剂，成功实现了强空间位阻效应，表现出比普通聚羧酸减水剂更加优异的保坍特性。但其能产生锚固作用的硅烷偶联剂位于聚合端，且在末端长链聚氧乙烯醚的空间位阻下其锚固作用有限，同时强空间位阻效应会降低其定向吸附性能，导致分散性降低。专利CN112979887A公开了一种改性聚羧酸减水剂，采用长链的氟硅烷及与乙烯基硅烷偶联剂反应所得多分支结构作为改性单体，空间位阻大，在合适的用量下不影响减水剂的亲水润滑作用，且在减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面之后，有利于阻碍水泥颗粒间的凝聚作用，具有优异的保坍效果，但仍然存在分散性能的降低。
技术实现思路
[0006]针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种改性聚羧酸高性能减水剂的制备方法。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的改性聚羧酸高性能减水剂。
[0008]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种改性聚羧酸高性能减水剂的制备方法，包括如下制备步骤：
[0010](1)将聚醚大单体与含氢硅烷偶联剂加入到有机溶剂中混合均匀，然后升温至60～100℃，加入催化剂进行脱氢缩合反应，反应完成后减压脱除溶剂及低沸物，得到硅烷改性聚醚大单体；
[0011](2)将步骤(1)所得硅烷改性聚醚大单体与丙烯酸加入到水中，搅拌升温至60～80℃，滴加引发剂进行反应，然后加入乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)交联剂及链转移剂继续搅拌反应，得到改性聚羧酸高性能减水剂。
[0012]进一步地，步骤(1)中所述聚醚大单体为(甲基)烯丙基聚氧乙烯醚、异丁烯醇聚氧乙烯醚或异戊烯醇聚氧乙烯醚。
[0013]进一步地，步骤(1)中所述含氢硅烷偶联剂为三甲氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷、甲基二甲氧基氢硅烷或甲基二乙氧基氢硅烷。
[0014]进一步地，步骤(1)中所述聚醚大单体与含氢硅烷偶联剂反应的摩尔比为1:1.2～2。
[0015]进一步地，步骤(1)中所述有机溶剂为乙醇、丙醇、异丙醇、四氢呋喃、N,N二甲基甲酰胺中的一种或两种以上的混合溶剂。
[0016]进一步地，步骤(1)中所述催化剂为乙酰丙酮金属络合物或有机锡化合物；优选地，所述乙酰丙酮金属络合物为乙酰丙酮锌或乙酰丙酮铁，所述有机锡化合物为二月桂酸二丁基锡或二醋酸二丁基锡。
[0017]进一步地，步骤(2)中所述硅烷改性聚醚大单体与丙烯酸加入的质量比为5～25:1。
[0018]进一步地，步骤(2)中所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。
[0019]进一步地，步骤(2)中所述ETPTA交联剂的加入量为硅烷改性聚醚大单体质量的0.1％～5％。
[0020]进一步地，步骤(2)中所述链转移剂为巯基丙酸、巯基乙醇或巯基丙醇。
[0021]一种改性聚羧酸高性能减水剂，通过上述方法制备得到。
[0022]本专利技术原理为：通过聚醚大单体与含氢硅烷偶联剂通过脱氢缩合形成末端硅烷偶联剂的硅烷改性聚醚大单体，然后与丙烯酸共聚并通过ETPTA交联得到一定密度硅烷改性聚醚大单体支链和部分交联的改性聚羧酸减水剂。其中硅烷改性聚醚支链及部分交联均能增大体系的空间位阻效应，表现出优异的保坍特性。同时末端硅烷偶联剂的硅烷改性聚醚大单体与水泥颗粒的锚固作用不受聚醚大单体空间位阻的影响，其锚固作用比丙烯酸的定向吸附作用更强，可有效弥补因空间位阻效应导致的丙烯酸主链定向吸附作用的降低，因此表现出优异的分散性。同时，在水泥浆体的碱性环境中应用时，末本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种改性聚羧酸高性能减水剂的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：(1)将聚醚大单体与含氢硅烷偶联剂加入到有机溶剂中混合均匀，然后升温至60～100℃，加入催化剂进行脱氢缩合反应，反应完成后减压脱除溶剂及低沸物，得到硅烷改性聚醚大单体；(2)将步骤(1)所得硅烷改性聚醚大单体与丙烯酸加入到水中，搅拌升温至60～80℃，滴加引发剂进行反应，然后加入ETPTA交联剂及链转移剂继续搅拌反应，得到改性聚羧酸高性能减水剂。2.根据权利要求1所述的一种改性聚羧酸高性能减水剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述聚醚大单体为(甲基)烯丙基聚氧乙烯醚、异丁烯醇聚氧乙烯醚或异戊烯醇聚氧乙烯醚。3.根据权利要求1所述的一种改性聚羧酸高性能减水剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述含氢硅烷偶联剂为三甲氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷、甲基二甲氧基氢硅烷或甲基二乙氧基氢硅烷。4.根据权利要求1所述的一种改性聚羧酸高性能减水剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述聚醚大单体与含氢硅烷偶联剂反应的摩尔比为1:1.2～2。5.根据权利要求1所述的一种改性聚羧...
【专利技术属性】
技术研发人员：李桂青，卢才能，童方确，吴文，
申请(专利权)人：广东鼎基建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。