一種抗泥型聚羧酸減水劑及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了一種抗泥型聚羧酸減水劑，由不飽和聚亞烷基二醇類(lèi)化合物，不飽和羧酸類(lèi)化合物，對(duì)氯甲基苯乙烯以及叔胺類(lèi)化合物在引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的作用下共聚得到；所述不飽和聚亞烷基二醇類(lèi)化合物、不飽和羧酸類(lèi)化合物、對(duì)氯甲基苯乙烯、叔胺類(lèi)化合物的物質(zhì)的量比為1：(2.0～3.8)：(0.3～1.2)：(0.28～1.2)。同時(shí)提供了該抗泥型聚羧酸減水劑的制備方法。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)制備的抗泥型聚羧酸減水劑其結(jié)構(gòu)在側(cè)鏈上引入錨式第四氮結(jié)構(gòu)，連接氮原子的一條支鏈由1～20個(gè)碳原子組成，在第四氮結(jié)構(gòu)與主鏈間引入苯環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以有效提高與泥土的結(jié)合力，抑制泥土對(duì)聚羧酸減水劑的不良影響。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種抗泥型聚羧酸減水劑及其制備方法
本專(zhuān)利技術(shù)屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種聚羧酸減水劑，特別涉及一種抗泥型聚羧酸減水劑。
技術(shù)介紹
聚羧酸減水劑具有摻量低、減水效率高、保坍性能好、混凝土收縮率低、分子結(jié)構(gòu)上可調(diào)性強(qiáng)、高性能化的潛力大、有害成分含量低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于建筑行業(yè)，取代傳統(tǒng)的木質(zhì)素磺酸鹽減水劑和萘系減水劑，成為現(xiàn)今市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。但是隨著混凝土原材料如砂石、粉煤灰的資源匱乏，越來(lái)越多質(zhì)量較差的原材料出現(xiàn)在市場(chǎng)上，人工砂越來(lái)越多的用于混凝土產(chǎn)品生產(chǎn)，而磨灰也大量出現(xiàn)在原材市場(chǎng)上，此類(lèi)原材料一般都具有較高的含泥量或者石粉含量。聚羧酸減水劑在高含泥量環(huán)境下容易失效，這種特性制約了聚羧酸減水劑的應(yīng)用與發(fā)展，成為亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。為解決該問(wèn)題，業(yè)內(nèi)提出了多種解決方案：目前有研究表明，季銨根離子能優(yōu)先于羧基與泥土結(jié)合，從而減少泥對(duì)聚羧酸減水劑的影響。陳國(guó)新等先以環(huán)氧溴丙烷、二甲胺為原料，合成季銨鹽低聚物。再與異戊烯醇聚氧乙烯醚、氨基三亞甲基膦酸、丙烯酸、丙烯酸羥丙酯反應(yīng)，制得帶季銨根離子的聚羧酸減水劑，該減水劑與水泥適應(yīng)性好，在高含泥量環(huán)境與同條件普通聚羧酸減水劑相比具有良好分散效果(陳國(guó)新，祝燁然，沈燕平，徐唯唯，楊日.抗泥型聚羧酸系減水劑的合成及性能研究.混凝土.2014(4).)。專(zhuān)利CN104119482B公開(kāi)一種由不飽和聚亞烷基二醇醚類(lèi)單體，不飽和聚羧酸類(lèi)單體，不飽和酸羥烷基酯，以及銨鹽陽(yáng)離子不飽和單體通過(guò)自由基共聚得到的抗泥型聚羧酸減水劑，在骨料含泥量高的情況下，分散效果優(yōu)于傳統(tǒng)的減水劑。專(zhuān)利CN104861127B公開(kāi)一種具有杯狀結(jié)構(gòu)的抗泥型聚羧酸減水劑，以異丁烯醇聚氧乙烯醚、馬來(lái)酸酐-β-環(huán)糊精、丙烯酸、對(duì)苯乙烯基甲酸酯為原料，采用常溫合成方法，得到一種具有抗泥功能的減水劑，有效提高含泥量為6％混凝土的塌落度保持率。專(zhuān)利CN104961377B公開(kāi)一種引入犧牲劑的聚羧酸減水劑的制備方法，該犧牲劑為聚丙烯酸鉀水溶液或聚丙烯酸-甲基丙烯磺酸鈉水溶液，可以提高聚羧酸減水劑對(duì)高含泥量砂石的適應(yīng)性。現(xiàn)有技術(shù)制備的阻泥劑綜合性能不如人意，未能從根本上解決原材料高含泥量帶來(lái)的聚羧酸減水劑失效的問(wèn)題，或在實(shí)際產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中存在工藝復(fù)雜，成本過(guò)高等問(wèn)題，不利于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的第一目的是提供一種抗泥型聚羧酸減水劑，該減水劑與泥土結(jié)合力強(qiáng)，同時(shí)在高含泥量的環(huán)境中減水作用不會(huì)失效，能適應(yīng)高含泥量環(huán)境要求；本專(zhuān)利技術(shù)的第二目的是提供一種抗泥型聚羧酸減水劑用阻泥劑的制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單，易操作，便于產(chǎn)業(yè)化。本專(zhuān)利技術(shù)的第一目的，通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種抗泥型聚羧酸減水劑，由不飽和聚亞烷基二醇類(lèi)化合物，不飽和羧酸類(lèi)化合物，對(duì)氯甲基苯乙烯以及叔胺類(lèi)化合物在引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的作用下共聚得到。所述不飽和聚亞烷基二醇類(lèi)化合物、不飽和羧酸類(lèi)化合物、對(duì)氯甲基苯乙烯、叔胺類(lèi)化合物的物質(zhì)的量比為1：(2.0～3.8)：(0.3～1.2)：(0.28～1.2)。優(yōu)選地，所述不飽和聚亞烷基二醇類(lèi)化合物、不飽和羧酸類(lèi)化合物、對(duì)氯甲基苯乙烯、叔胺類(lèi)化合物的物質(zhì)的量比為1：2.6：0.5：0.45。所述不飽和聚亞烷基二醇類(lèi)化合物結(jié)構(gòu)通式為：CH2＝CH(CH2)xO(CH2CH2O)yH，x為1～5，y為1～100。作為本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例，所述不飽和聚亞烷基二醇類(lèi)化合物為烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚中的一種。進(jìn)一步地，所述烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚的數(shù)均分子量為3000。所述不飽和羧酸類(lèi)化合物為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、順丁烯二酸中的一種。優(yōu)選地，所述不飽和羧酸類(lèi)化合物為丙烯酸羥乙酯。所述叔胺類(lèi)化合物結(jié)構(gòu)通式為CH3(CH2)nN(CH2)mCH3X，n為0～20，m為0～20；X為-(CH2)yCH3、-(CH2)yOH、-(CH2)yCOOH，y為0～5。作為本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例，所述叔胺類(lèi)化合物為二甲氨基甲醇、二甲基乙醇胺、N，N-二甲基丙醇胺中的一種。優(yōu)選地，所述叔胺類(lèi)化合物為N，N-二甲基丙醇胺。所述鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸、巰基丙酸、甲基丙烯磺酸鈉中的一種。優(yōu)選地，所述鏈轉(zhuǎn)移劑為甲基丙烯磺酸鈉。磺酸基可以與水泥顆粒結(jié)合，對(duì)水泥顆粒有分散作用，故有輔助減水作用，相當(dāng)于增強(qiáng)了減水劑的減水效果，以甲基丙烯磺酸鈉為鏈轉(zhuǎn)移劑，除了控制分子量以外，還有增益效果。所述鏈轉(zhuǎn)移劑的用量為不飽和羧酸類(lèi)化合物質(zhì)量的1％～6％。優(yōu)選地，所述鏈轉(zhuǎn)移劑的用量為不飽和羧酸類(lèi)化合物質(zhì)量的2.5％。所述引發(fā)劑采用氧化-還原體系引發(fā)劑。其中，引發(fā)劑中的氧化劑為過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨、雙氧水和高錳酸鉀中的一種，還原劑為硫代硫酸鈉、硫代硫酸鉀、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、硫酸亞鐵、硫酸亞銅、抗壞血酸、抗壞血酸鈉和草酸中的一種。氧化-還原反應(yīng)引發(fā)劑體系屬于低溫引發(fā)劑體系，可以降低反應(yīng)所需的溫度，減少能耗，可以降低實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中成本。所述引發(fā)劑的用量為不飽和聚亞烷基二醇化合物、不飽和羧酸類(lèi)化合物、對(duì)氯甲基苯乙烯總質(zhì)量的0.7％～1.5％，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量比為1：0.34～0.81。本專(zhuān)利技術(shù)的第二目的，通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種抗泥型聚羧酸減水劑的制備方法，包括以下步驟：(1)選取反應(yīng)單體不飽和聚亞烷基二醇化合物、不飽和羧酸類(lèi)化合物、引發(fā)劑體系中的氧化劑配制成反應(yīng)溶液加入反應(yīng)器中，加熱升溫，滴加對(duì)氯甲基苯乙烯水溶液，同時(shí)滴加引發(fā)劑體系中的還原劑和鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液，滴完后恒溫反應(yīng)；(2)加熱升溫，加入叔胺類(lèi)化合物反應(yīng)，反應(yīng)完后加入堿液調(diào)節(jié)pH值為6～7，即制得抗泥型聚羧酸減水劑用阻泥劑。所述步驟(1)中加熱升溫至60～75℃。所述步驟(1)中對(duì)氯甲基苯乙烯水溶液、引發(fā)劑體系中的還原劑和鏈轉(zhuǎn)移劑水溶液在2～3h內(nèi)滴完。所述步驟(1)中恒溫反應(yīng)反應(yīng)時(shí)間為1～2h。所述步驟(2)中反應(yīng)溫度為80～85℃，反應(yīng)時(shí)間為1～2h。所述步驟(2)中堿液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～30％的NaOH水溶液。本專(zhuān)利技術(shù)制備方法中控制了各物料的加料方式，制備的抗泥型聚羧酸減水劑為具有特定空間結(jié)構(gòu)的嵌段共聚物。在反應(yīng)初期，不飽和聚亞烷基二醇化合物、不飽和羧酸類(lèi)化合物的數(shù)量占優(yōu)勢(shì)，在生成的分子鏈中占的比重大。如果用A代表不飽和聚亞烷基二醇化合物形成的嵌段，B代表不飽和羧酸類(lèi)化合物形成的嵌段，C代表對(duì)氯甲基苯乙烯形成的嵌段，較理想的結(jié)構(gòu)是：ABABCABABCABBA，或者是AABACBABBCBAAB，形成這種梳齒型結(jié)構(gòu)，可以分隔各功能性基團(tuán)，減小空間位阻效應(yīng)，減小對(duì)阻泥起關(guān)鍵作用的對(duì)氯甲基苯乙烯的集聚，有效發(fā)揮各基團(tuán)本身的作用。本專(zhuān)利技術(shù)具有以下有益效果：(1)本專(zhuān)利技術(shù)將抑制泥土副作用的基團(tuán)接入聚羧酸減水劑分子鏈，在不降低聚羧酸減水劑減水效果的同時(shí)，增加其對(duì)泥的抑制作用，在含泥量高的環(huán)境下使用方便，不必額外添加阻泥劑。(2)本專(zhuān)利技術(shù)制備的減水劑其結(jié)構(gòu)在側(cè)鏈上引入錨式第四氮結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)氮原子帶正電荷，通過(guò)靜電作用力優(yōu)先與帶負(fù)電荷的泥土結(jié)合，穩(wěn)定性大于通過(guò)范德華力與泥土結(jié)合的羧酸根，可以減少泥土對(duì)具有減水作用的羧酸根的干擾。(3)本專(zhuān)利技術(shù)的減水劑結(jié)構(gòu)中連接氮原子的一條支鏈由1～20個(gè)碳原子組成，其為鏈端帶有-OH、-COOH基團(tuán)的支鏈，該支鏈插入泥土層間，通過(guò)范德華本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種抗泥型聚羧酸減水劑，其特征在于，由不飽和聚亞烷基二醇類(lèi)化合物，不飽和羧酸類(lèi)化合物，對(duì)氯甲基苯乙烯以及叔胺類(lèi)化合物在引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的作用下共聚得到；所述不飽和聚亞烷基二醇類(lèi)化合物、不飽和羧酸類(lèi)化合物、對(duì)氯甲基苯乙烯、叔胺類(lèi)化合物的物質(zhì)的量比為1：(2.0～3.8)：(0.3～1.2)：(0.28～1.2)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種抗泥型聚羧酸減水劑，其特征在于，由不飽和聚亞烷基二醇類(lèi)化合物，不飽和羧酸類(lèi)化合物，對(duì)氯甲基苯乙烯以及叔胺類(lèi)化合物在引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的作用下共聚得到；所述不飽和聚亞烷基二醇類(lèi)化合物、不飽和羧酸類(lèi)化合物、對(duì)氯甲基苯乙烯、叔胺類(lèi)化合物的物質(zhì)的量比為1：(2.0～3.8)：(0.3～1.2)：(0.28～1.2)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗泥型聚羧酸減水劑，其特征在于，所述不飽和聚亞烷基二醇類(lèi)化合物結(jié)構(gòu)通式為：CH2＝CH(CH2)xO(CH2CH2O)yH，x為1～5，y為1～100；所述不飽和羧酸類(lèi)化合物為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、順丁烯二酸中的一種；所述叔胺類(lèi)化合物結(jié)構(gòu)通式為CH3(CH2)nN(CH2)mCH3X，n為0～20，m為0～20；X為-(CH2)yCH3、-(CH2)yOH、-(CH2)yCOOH，y為0～5。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗泥型聚羧酸減水劑，其特征在于，所述不飽和聚亞烷基二醇類(lèi)化合物為烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗泥型聚羧酸減水劑，其特征在于，所述叔胺類(lèi)化合物為二甲氨基甲醇、二甲基乙醇胺、N，N-二甲基丙醇胺中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗泥型聚羧酸減水劑，其特征在于，所述鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸、巰基丙酸、甲基丙烯磺酸鈉中的一種...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄧俊強(qiáng)，林勁柏，蘇青，吳春麗，麥俊明，林倩清，黃晨，陳美嬋，黎凡，李向濤，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：廣東省建筑材料研究院，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東,44