一种高减水率的星型聚羧酸减水剂及其制备方法
【专利说明】-种高减水率的星型聚錢酸减水剂及其制备方法 -、技术领域
[0001] 本发明设及一种建筑用材料的制备方法，具体地说是一种高减水率的星型结构减 水剂的制备。 二、【背景技术】
[0002] 聚簇酸系减水剂本质上是一种高分子表面活性剂，主要用于改善混领±的流动 性，控制凝结或者硬化时间，提高混凝±强度等。聚簇酸系减水剂具有低渗量、高减水率、缓 凝、低巧落度损失、生产环保等优异性能。聚簇酸系减水剂最大优点在于可W通过调换聚合 单体种类，改变单体配合比W及调控分子量等方法设计出不同分子结构和性能的产品，因 而是一种结构设计灵活度大，性能调控空间大的减水剂品种（段建平，吕生华.聚簇酸系 减水剂结构与分散性能研究进展[J]，混领±. 2011，11:59-66)。该减水剂除适用于普通混 凝±外，还适宜配制高强、自密实、清水混凝±等特殊混凝±，广泛应用于国家重点工程，尤 其是交通、水利工程等（史才军，何富强，刘慧，等.聚簇酸系高效减水剂的近期研究进 展[J]，商品混凝±，2010, 2:20-23.;荀武举，吴长龙等.聚簇酸系高效减水剂的研究现 状与展望[J]，当代化工.2011,2:184-185.)。
[0003] 目前具有梳型结构的聚簇酸系减水剂，是W聚丙締酸为主链，主链上接枝有横酸 基团（-SO3H)、簇酸基团（-C00H)和聚氧乙締基团（-畑2邸2〇)-时等侧基和侧链。聚簇酸高 效减水剂分子主链W-C-C-键相连，分子主链基和横酸基等吸附基团可W吸附在水泥颗粒 表面，形成一层有一定厚度的聚合物吸附层；长侧链则可W提供空间位阻。当水泥颗粒相互 靠近时，由侧链提供的空间位阻作用会阻止水泥颗粒之间的接近及团聚，从而起到分散水 泥颗粒、提高其流动性的作用（寿崇埼，徐磊.超支化星型聚费酸减水剂的合成及其在硫侣 酸盐水泥中的应用[J]，新型建筑材料.2011. 12:18-23)。
[0004] 如果将空间位阻更大的基团或链段引入聚簇酸系高效减水剂，或将减水剂引入空 间位阻更大的分子结构中，将可能得到分散效果更为优异的减水剂。 H、
【发明内容】
阳〇化]本发明旨在提供一种星型拓扑结构的聚簇酸系减水剂及其制备方法，所要解决的 技术问题是通过分子设计遽选合适的结构W提高聚簇酸系减水剂的性能。
[0006] =乙醇胺是一种含有=个径基的分支化合物。本发明采用星型=乙醇胺、2漠-异 下酷漠、甲基丙締酸径乙醋为原料，W漠化亚铜、2-2联化晚为催化体系，常溫反应得到W端 基为漠的星型引发剂为核的、具有S臂接枝的星型拓扑结构的聚簇酸系减水剂。其中星型 聚簇酸减水剂的结构通式如式（1)所示，星型引发剂的结构通式如式（2)所示：
[0007]
[0008] 本发明星型聚簇酸减水剂的制备方法是：首先=乙醇胺酷漠化反应，得到端基为 漠的星型引发剂；然后将甲基丙締酸径乙醋接到所述星型引发剂上，即获得高减水率的星 型聚簇酸减水剂；具体包括W下步骤：
[0009] (1)=乙醇胺酷漠化反应，得到端基为漠的星型引发剂
[0010] 将=乙醇胺溶解在四氨巧喃中，并加入到=口烧瓶，然后再加入作为缚酸剂的= 乙胺和揽拌子，氮气气氛下在冰水浴中揽拌半小时；将2漠-异下酷漠的四氨巧喃溶液滴加 到所述=口烧瓶中，氮气气氛下室溫揽拌反应24h;反应结束后将反应液抽滤，所得滤液置 于分液漏斗中，先用饱和碳酸氨钢洗，再用去离子水中和至中性；洗涂后液体离屯、去除四氨 巧喃，再滴加到冰乙酸中沉淀，所得沉淀即为端基为漠的星型引发剂；反应式如下：
[0012] (2)将甲基丙締酸径乙醋接到星型引发剂上，获得高减水率的星型聚簇酸减水剂
[0013] 将步骤（1)获得的星型引发剂用甲醇溶解后加入玻璃封管中，然后向玻璃封管中 加入2-2联化晚及溶解在去离子水和甲醇的混合溶液中的单体甲基丙締酸径乙醋，加完后 在液氮中冷冻成固体W去除氧气，再加漠化亚铜和揽拌子，抽真空、通氮气，室溫揽拌反应 1化；反应结束后，将反应液过中性氧化侣柱子，所得液体离屯、去除溶剂后，再加入到冷四氨 巧喃（仍然为液体，溫度为〇°C-5°C)中去除未反应的甲基丙締酸径乙醋和星型引发剂，最 后旋去四氨巧喃、真空干燥，即得产物星型聚簇酸减水剂。
[0014] 反应式如下：
[0015]
[0016] 由于2漠-异下酷漠遇水易反应，步骤（I)中的各反应物及溶剂都是精制的。步 骤（2)接枝过程中必须无氧，W免氯化亚铜被氧化成氯化铜。
[0017] 步骤（1)中S乙醇胺、S乙胺及2漠-异下酷漠的摩尔比为1:3:3.3~4。S乙醇 胺TEA与2漠-异下酷漠的反应摩尔比为1:3,但由于2漠-异下酷漠遇水易损失，因此其 用量应稍多。
[001引在步骤似中星型引发剂、漠化亚铜、2-2联化晚及甲基丙締酸径乙醋的摩尔比是 1:3:9:30 ~70。
[0019] 本发明利用=乙醇胺3个活性较高的径基，将其与2漠-异下酷漠酷漠化，从而在 =乙醇胺外侧引入3个漠端基，然后通过其引发，W漠化亚铜、2-2联化晚为催化体系，将甲 基丙締酸径乙醋单体聚合在引发剂的外侧，得到星形拓扑结构的聚簇酸系减水剂。该拓扑 构型可W有效的增加减水剂分子对水泥颗粒的吸附能力同时具有较强的亲合力，能更大效 率的利用减水剂分子的分散功能，使得水泥颗粒间的絮凝结构被破坏，从而使水泥颗粒得 到充分分散。该构型的产品能充分的排布在水泥颗粒间，更有效的增加分子的空间位阻作 用，具有润滑性，使混凝±的流动性增强。
[0020] 星型减水剂是指W多官能团有机物为核、W聚簇酸线形大分子为臂的一类星型聚 合物，运类聚合物同时具有星型大分子和线型聚合物分子的性质，并可W将星型聚合物与 线型聚合物结合。由于亲水端基的存在和高度支化度的结构，星型聚合物同线型聚合物相 比具有很好的溶解性；星型聚合物分子的特性粘度比线型分子低很多，运是由于分子内含 有大量的短支链，使得分子间缠绕较少，分子间作用力很小；星型聚合物具有=维球状结 构，且分子间无缠绕，因此空间体积较同分子量的线型聚合物更大，起到更强的空间位阻作 用，本发明星型拓扑结构的减水剂有较高的适应性和水泥分散性。
[0021] 本发明星型聚簇酸系减水剂减水率高，可提高混凝±的抗压强度，满足较高的施 工要求。 四、【附图说明】 阳02引图1为星型引发剂（TEA-Brw)、S乙醇胺（TEA)及2漠-异下酷漠的红外谱图，从 图1可知：