一种多功能性高性能聚羧酸类减缩材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料领域，尤其设及一种多功能性高性能聚簇酸类减缩材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 近些年来，国内外许多专家学者关于聚簇酸类化学外加剂方面进行了大量的研究 和探讨，其相关报告也不少，也有许多厂家能够生产出质量相对稳定的产品，并广泛应用于 混凝±领域中。聚簇酸类化学外加剂最大优点在于减水率高、保巧性能好，在德国被认为是 第Ξ代混凝±化学外加剂。当前，特别是大力推广应用高性能混凝±，混凝±因收缩W及 由此产生的开裂现象越来越严重，通过加入普通的聚簇酸类化学外加剂，不但不能解决混 凝±因收缩而引发的开裂问题，甚至在混凝±中添加后与空白混凝±相比还是增大了混凝 上的收缩，W至于在2010年正式实施的交通行业标准《公路工程聚簇酸系高性能减水剂》 (JT/T969-2009)中，已经列入了减缩型聚簇酸系减水剂（PWR-RS)，在基本保留普通聚簇 酸系减水剂其他性能的同时，28d收缩率比不大于90%。如何减少混凝±收缩和开裂是工 程界和学术界一直关屯、的问题。
[0003] 纤维增强和混凝±减缩剂被认为是预防和控制混凝±收缩开裂的最直接、最有效 的两个措施。虽然混凝±减缩剂可W明显降低混凝±的收缩，尤其是早期收缩，但是，减缩 剂存在着功能单一、不同程度降低混凝±抗压强度、合成工艺较为复杂、工程应用成本较高 等诸多问题，从而限制了减缩剂在混凝±结构工程中的大规模推广使用。因此，开发低渗 量、低成本、高减水、高保巧、高强度、低收缩、性能稳定的用于混凝±结构工程的多功能性 聚簇酸类减缩材料逐渐得到关注和重视。
[0004] 欧洲专利EP0725043A2报道了一种水泥分散剂，该水泥分散剂具有较好的减缩效 果，也有一定的减水效果，与中国专利CN200510057130.X、CN201010532939. 4等相似，属 于减缩剂范畴，但减水率太低，不能满足高性能混凝±施工性能和力学性能的要求，且渗量 大。 阳0化]文献"聚簇酸减水剂对混凝±收缩性能的影响"介绍了一种聚簇酸减水剂，在混凝 ±渗入后其收缩量相对较小，但由于没有从分子结构上引入减缩基团，运种减水剂的分子 结构与普通聚簇酸减水剂的分子结构相似，收缩量降幅小。
[0006] 中国专利CN200510037872、CN201010102093. 0 和CN200610040089 合成了在具有 较高减水率的同时又具有很好的减缩功能聚簇酸类减水剂，合成经过先醋化后聚合，其合 成工艺太过复杂，操作性不强，难W控制。
【发明内容】
[0007] 本发明的首要目的在于提供一种多功能性高性能聚簇酸类减缩材料，此多功能性 高性能聚簇酸类减缩材料主要合成原料来源丰富、合成工艺简单，具有良好的施工性能、力 学性能和体积稳定性能。
[0008] 本发明的再一目的在于提供上述多功能性高性能聚簇酸类减缩材料的制备方法， W聚乙二醇单甲酸丙締酸醋、丙締酸、2-丙締酷胺基-2-甲基丙横酸和二甘醇单下酸马来 酸酢单醋在水体系中综合利用原位醋化技术共聚制备了多功能性高性能聚簇酸类减缩材 料，所制备的多功能性高性能聚簇酸类减缩材料分子结构上既含有减水基团又含有减缩基 团。
[0009] 本发明是运样实现的，一种多功能性高性能聚簇酸类减缩材料，该材料结构如下 所示：
[0010]
[0011] 其中，η为10~35的自然数；X为3~5的自然数，y为5~25的自然数，Z为 10，k为2~8的自然数；
[0012] 优选地，所述η为23或35。
[0013] 本发明进一步提供了上述多功能性高性能聚簇酸类减缩材料的制备方法，该方法 包括W下步骤：
[0014] (1)在氮气保护环境下，将2-丙締酷胺基-2-甲基丙横酸溶液升溫到55 °C~85°C 并充分揽拌溶解均匀，将聚乙二醇单甲酸丙締酸醋、丙締酸、二甘醇单下酸马来酸酢单醋混 合溶液和引发剂溶液在2~4h内滴加到2-丙締酷胺基-2-甲基丙横酸溶液中，滴加完成后 得到一级反应液；其中，所述聚乙二醇单甲酸丙締酸醋、丙締酸、2-丙締酷胺基-2-甲基丙 横酸和二甘醇单下酸马来酸酢单醋摩尔比为化30~0.50) : (0.50~2.50) : (0.25~ 0. 7巧：1 ; 阳01引 似将一级反应液在55°C~85°C恒溫1~化后，再加入催化剂，在55°C~100°C 反应1~化后，进行真空抽滤化，反应结束后冷却到室溫，再用碱溶液调节抑=7出料，得 到多功能性高性能聚簇酸类减缩材料。
[0016] 优选地，在步骤（1)中，所述引发剂为过硫酸钟-抗坏血酸复合引发剂，所述过 硫酸钟与抗坏血酸质量和为反应单体总质量的5%，所述过硫酸钟与抗坏血酸质量比为 13 : 10。
[0017] 优选地，在步骤（2)中，所述催化剂为对甲苯横酸与浓盐酸复合催化剂，所述 甲苯横酸与浓盐酸质量和为反应单体总质量的6%，所述对甲苯横酸与浓盐酸质量比为 1.5 : 1。
[0018] 优选地，在步骤（2)中，所述碱为质量分数为30 %的化0H溶液。
[0019] 本发明克服现有技术的不足，提供一种多功能性高性能聚簇酸类减缩材料及其制 备方法，本发明W聚乙二醇单甲酸丙締酸醋、丙締酸、2-丙締酷胺基-2-甲基丙横酸和二甘 醇单下酸马来酸酢单醋在水体系中综合利用原位醋化技术共聚制备了多功能性高性能聚 簇酸类减缩材料，该材料主要合成原料来源丰富、合成工艺简单，具有良好的施工性能、力 学性能和体积稳定性能；此外，该材料分子结构上既含有减水基团又含有减缩基团。
[0020] 将本发明多功能性高性能聚簇酸类减缩材料添加到混凝±中时，当其渗量为 0. 25%时，混凝±早龄期自收缩的平均减缩率达到60%W上，3d和28d养护龄期混凝±干 燥收缩的减缩率分别为55. 0%和35. 0%W上，混凝±初始开裂时间延缓了 7.化W上，单位 面积裂缝数量减少了 60. 0 %W上，混凝±减水率可达35. 0 %W上，在60min内巧落度几乎 无损失，28d养护龄期时的抗折、抗压和劈裂抗拉强度比分别为109%、126%和106%W上， 混凝±氯离子扩散系数小于1. 85X10 1?2 ·S1 (早龄期自收缩和干燥收缩按GB/T50082 -2009方法测试，早龄期开裂性能按CECS13 : 2009方法测试，减水率和保巧性能试验参照 GB/T50080 - 2002测试，抗折强度、抗压强度W及劈裂抗拉强度试验按照GB/T50081 -2002,氯离子扩散系数采用RCM法快速测试）。
【具体实施方式】
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并不用于 限定本发明。 阳0巧实施例1
[0023] 在四口玻璃烧瓶中加入2-丙締酷胺基-2-甲基丙横酸溶液，通氮去氧，升溫到 55°C~85°C，并充分揽拌溶解，在2~地内缓慢滴加聚乙二醇单甲酸丙締酸醋、丙締酸、二 甘醇单下酸马来酸酢单醋混合溶液和引发剂溶液，滴完后在55°C~85°C恒溫1~化，在加 入催化剂在55°C~100°C反应1~化后进行真空抽滤化，反应结束后冷却到室溫，再用质 量分数wOfeOH) = 30 %的化0H溶液调节抑=7出料，可得一种多功能性高性能聚簇酸类 减缩材料。
[0024] 所述的催化剂为对甲苯横酸与浓盐酸复合催化剂，其用量为反应单体总质量的 6%，对甲苯横酸与浓盐酸质量比为1.5 : 1。
[0025] 聚乙二醇单甲酸丙締酸醋、丙締酸、2-丙締酷胺基-2-甲基丙横酸和二甘醇单下 酸马来酸酢单醋摩尔比为0.45 : 1 : 0.5 : 1。
[00%] 所述的引发剂为过硫酸钟-抗坏血酸复合引发剂，其用量为反应单体总质量的 5%，过硫酸钟与抗坏血酸质量比为2 : 1。
[0027] 得到的一种多功能性高性能聚簇酸类减缩材料