聚羧酸減水劑及其制備方法和水泥摻混物技術

本發明專利技術涉及聚羧酸減水劑領域，一種聚羧酸減水劑，包括由A和B兩種單體聚合形成的共聚物，單體A和單體B按重量百分比計分別為75％?90％和10％?25％，其中所述單體A的結構式為：式中，R1相同或不同，表示氫原子或具有1～20個碳原子的烴基；R2表示具有1～20個碳原子的烴基；R3表示具有1～10個碳原子的烴基或羰基；X’、Y’、Z’表示或H，且X’、Y’、Z’不同時為H；R4O表示具有2～18個碳原子的氧化烯基；p為1～300之間的整數或分數；R5為烷基、烯基、苯基、取代苯基、α?取代芐基；所述單體B為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、檸康酸和/或其鹽、和/或其酯中的一種或多種。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及聚羧酸減水劑領域，特別涉及一種新型聚羧酸減水劑及其制備方法和一種水泥摻混物。
技術介紹
聚羧酸減水劑是以羧酸類接枝聚合物為主體的外加劑，一般由含有端烯基的聚醚大單體和不飽和羧酸(鹽)小單體水溶液共聚合而成，具有摻量低、減水率高和坍落度保持性能良好等優點，且可有效提高混凝土中粉煤灰、礦粉等混合物的用量，有利于大幅度節約水泥，還可配置高強、超高強混凝土。因此，聚羧酸減水劑被廣泛用于高速鐵路、橋梁、水利等要求高強度、高耐久性和高水泥適應性混凝土的工程中。隨著建筑產業的發展，對混凝土的施工性能、混凝土硬化后表觀狀態及強度發展要求越來越高，而建筑產業的對天然優質地材的消耗巨大，提高混凝土性能對混凝土減水劑提出了更為嚴苛的要求。
技術實現思路
本專利技術的目的在于解決混凝土和易性問題而提供一種減水率高、對地材適應廣,性能穩定的新型聚羧酸減水劑及其制備方法，以及一種應用了該新型聚羧酸減水劑的水泥摻混物。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種聚羧酸減水劑，其特征在于：包括由A和B兩種單體聚合形成的共聚物，所述單體A和單體B按重量百分比計分別為75％-90％和10％-25％，其中，所述單體A的結構式為：式中，R1相同或不同，表示氫原子或具有1～20個碳原子的烴基；R2表示具有1～20個碳原子的烴基；R3表示具有1～10個碳原子的烴基或羰基；X’、Y’、Z’表示或H，且X’、Y’、Z’不同時為H；R4O表示具有2～18個碳原子的氧化烯基；p表示氧化烯基的平均加成摩爾數，為1～300之間的整數或分數，所述p優選為15-300，更優選為20-300，進一步更優選為20-200，特別優選為25-200；R5為烷基、烯基、苯基、取代苯基、α-取代芐基；優選地，所述R4O為氧亞乙基、氧亞丙基或氧亞丁基中的一種或多種，各R4O可以相同或不同，當為2種以上的混合物形態時，其加成方式可以是嵌段加成、無規加成、交替加成等的任意一種；所述單體B為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、檸康酸和/或其鹽、和/或其酯中的一種或多種。上述單體A制備方法如下，由通式(A)所示的不飽和聚氧烷基醚與異氰酸酯在20～150℃、直接反應或在催化劑作用下進行酯化反應得到；式中，R1相同或不同，表示氫原子或具有1～20個碳原子的烴基；R2表示具有1～20個碳原子的烴基；R3表示具有1～10個碳原子的烴基或羰基；X,Y,Z表示或H，且X、Y、Z不同時為H；R4O表示具有2～18個碳原子的氧化烯基；p表示氧化烯基的平均加成摩爾數，為1～300之間的整數或分數，優選為15～300，進一步更優選為25～200。作為優選，所述R4O為氧亞乙基、氧亞丙基或氧亞丁基中的一種或多種，各R4O可以相同或不同，當為2種以上的混合物形態時，其加成方式可以是嵌段加成、無規加成、交替加成等的任意一種。進一步地，所述的異氰酸酯由為R5-N＝C＝O，其中R5為烷基、烯基、苯基、取代苯基、α-取代芐基。具體地，所述的異氰酸酯為甲基異氰酸酯、丁基異氰酸酯、苯基異氰酸酯、間(或對)-甲苯異氰酸酯、對氯苯基異氰酸酯中的一種或多種。進一步地，所述的不飽和聚氧烷基醚與所述的異氰酸酯的摩爾比為1:0.1～5。作為優選，所述反應的溫度為30～100℃，進一步優選地所述反應溫度為60～90℃。進一步地，所述的催化劑為有機錫類化合物、有機胺類化合物、有機鉍類化合物、有機鋅/鉍混合化合物、Sn4+的羧酸鹽和氯化物、Cr3+、Ni2+、Zn2+、Bi3+、Fe3+、Sn2+的辛酸鹽/硬脂酸鹽/環烷酸鹽、Fe3+、Pb2+、Cu2+、Mn3+、Co2+的乙酰丙酮化物中的一種或多種。作為優選，所述的有機錫類合物選自二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、二乙酸二丁基錫或二氯二丁基錫中的一種或多種；所述有機胺類化合物選自三乙烯二胺、三乙胺、乙醇胺或二異丙醇胺中的一種或多種；所述有機鉍化合物催化劑選新癸酸鉍、月桂酸鉍、異辛酸鉍或環烷酸鉍中的一種或多種。進一步地，所述的催化劑的量占原料總質量的0～1％。優選地，所述的催化劑的量占原料總質量的0.1％～1％。其中不飽和聚氧烷基醚在反應前可進行必要的脫水步驟，能大大降低反應中水與異氰酸酯生成的副產物的含量。所述除水步驟可以是加入用量為端烯基聚醚重量的5％～20％的中性干燥劑，干燥處理不少于24小時，干燥處理后經過濾將干燥劑分離；或者升溫至70～100℃抽真空維持一定時間脫水。除水后的不飽和聚氧烷基醚水份含量應至0.3％以下。在本專利技術的部分實施方案中，為了保證不飽和烷氧基醚完全反應，異氰酸酯可以為過量，相應地反應結束后減壓脫除異氰酸酯，得到所述的新型不飽和封端聚醚。進一步地，所述共聚物還包括單體C聚合形成，所述單體A、單體B和單體C按重量百分比計分別為5％-55％、10％-35％和35％-75％，所述單體C的結構式為其中R6為-H或-CH3，R7為-H或-CH3，R8為-H或-CH3，并R6、R7和R8不能同時為-CH3，R9為-CH2-、-(CH2)2-、-C(CH3)2-、-(CH2)4-、-O-(CH2)4-或-CO-，R10O可以相同或不同，R10O為含2-18個碳原子的氧亞烷基，R11為-H或含1-30個碳原子的烴基，q為1-300的整數或分數，所述q為環氧烷烴的平均加成摩爾數，優選為15-300，更優選為20-300，進一步更優選為20-200，特別優選為25-200。優選地，所述R10O為氧亞乙基、氧亞丙基或氧亞丁基中的一種或多種，各R10O可以相同或不同，當為2種以上的混合物形態時，其加成方式可以是嵌段加成、無規加成、交替加成等的任意一種。進一步地，所述共聚物還包括單體D聚合形成，所述單體A、單體B、單體C和單體D按重量百分比計分別為5％-90％、4％-25％、1％-90％和1-10％，所述單體D為乙烯基磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉和對苯乙烯磺酸鈉中的一種或多種。進一步地，所述共聚物還包括單體D聚合形成，所述單體A、單體B和單體D按重量百分比計分別為70％-95％、3％-25％和1％-10％，所述單體D為乙烯基磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉和對苯乙烯磺酸鈉中的一種或多種。上述聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于，包括以單體A、單體B和引發劑為原料在水溶液中進行聚合反應后用堿性物質中和調節pH的步驟。作為優選，所述原料還包括單體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚羧酸減水劑，其特征在于：包括由A和B兩種單體聚合形成的共聚物，所述單體A和單體B按重量百分比計分別為75％?90％和10％?25％，其中，所述單體A的結構式為：式中，R1相同或不同，表示氫原子或具有1～20個碳原子的烴基；R2表示具有1～20個碳原子的烴基；R3表示具有1～10個碳原子的烴基或羰基；X’、Y’、Z’表示或H，且X’、Y’、Z’不同時為H；R4O表示具有2～18個碳原子的氧化烯基；p表示氧化烯基的平均加成摩爾數，為1～300之間的整數或分數；R5為烷基、烯基、苯基、取代苯基、α?取代芐基；所述單體B為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、檸康酸和/或其鹽、和/或其酯中的一種或多種。

【技術特征摘要】
1.一種聚羧酸減水劑，其特征在于：包括由A和B兩種單體聚合形
成的共聚物，所述單體A和單體B按重量百分比計分別為75％-90％和
10％-25％，其中，所述單體A的結構式為：式中，R1相同或
不同，表示氫原子或具有1～20個碳原子的烴基；R2表示具有1～20個碳原子的
烴基；R3表示具有1～10個碳原子的烴基或羰基；X’、Y’、Z’表示
或H，且X’、Y’、Z’不同時為H；R4O
表示具有2～18個碳原子的氧化烯基；p表示氧化烯基的平均加成摩爾數，為
1～300之間的整數或分數；R5為烷基、烯基、苯基、取代苯基、α-取代芐基；
所述單體B為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、檸康酸
和/或其鹽、和/或其酯中的一種或多種。
2.根據權利要求1所述的聚羧酸減水劑，其特征在于：所述共聚物
還包括單體C聚合形成，所述單體A、單體B和單體C按重量百分比計
分別為5％-55％、10％-35％和35％-75％，所述單體C的結構式為
其中R6為-H或-CH3，R7為-H或-CH3，R8為-H或-CH3，

\t并R6、R7和R8不能同時為-CH3，R9為-CH2-、-(CH2)2-、-C(CH3)2-、-(CH2)4-、
-O-(CH2)4-或-CO-，R10O可以相同或不同，R10O為含2-18個碳原子的氧亞烷基，
R11為-H或含1-30個碳原子的烴基，q為1-300的整數或分數。
3.根據權利要求2所述的聚羧酸減水劑，其特征在于：所述共聚物還
包括單體D聚合形成，所述單體A、單體B、單體C和單體D按重量百分比計
分別為5％-90％、4％-25％、1％-90％和1-10％，所述單體D為乙烯基磺酸鈉、烯
丙基磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉和對苯乙烯磺酸鈉中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的聚羧酸減水劑，其特征在于，所述共聚物還包括
單體D聚合形成，所述單體A、單體B和單體D按重量百分比計分別為70％-95％、
4％-25％和1％-10％，所述單體D為乙烯基磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉、甲基丙烯磺
酸鈉和對苯乙烯磺酸鈉中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的聚羧酸減水劑的制備方法，其特征在于，包括以
單體A、單體B和引發劑為原料在水溶液中進行聚合反應后用堿性物質中和調
節pH的步驟。
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述原料還包括單體C，
所述單體A、單體B和單體C按重量百分比計分別為5％-55％、10％-35％和
35％-75％，所述單體C的結構式為：其中，R6為-H或-CH3，
R7為-H或-CH3，R8為-H或-CH3，并R6、R7和R8不能同時為-...

【專利技術屬性】
技術研發人員：牛峰，朱軍成，李方，
申請(專利權)人：聯泓江蘇新材料研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32