专利名称：具有减水功能的聚合物类减缩剂的制备方法
技术领域：
本发明属于混凝土结构与工程技术领域，特别涉及到混凝土外加剂技术领域，具 体涉及到一种具有减水功能的聚合物类减缩剂的制备方法。
背景技术：
混凝土由于各种收缩引起的开裂问题一直是混凝土结构物裂缝控制的重点和难 点。混凝土裂缝是困扰工程界的世界性问题，混凝土裂缝的存在不仅影响了建筑物的外观， 严重的可能会对建筑物的安全性和使用寿命产生负面影响。混凝土发展的一大趋势是高性 能和高强，这些一般都要通过加入减水剂以降低水灰比实现，减水剂已成为混凝土必不可 少的组分，但加入减水剂又会增大混凝土的干燥收缩，因此使得混凝土干燥收缩日益突出。目前，从材料角度解决收缩裂缝的方法国内主要有三种方法。一种是掺纤维，在 混凝土中添加纤维，可以减少干燥收缩造成的裂缝量，但添加纤维只是提高混凝土的抗拉 强度，并不能减少混凝土的收缩量，同时纤维价格昂贵，而且存在与混凝土的相容性问题， 制约了纤维混凝土的大量推广；第二种是掺膨胀剂，混凝土膨胀剂开发研究的成功，补偿收 缩混凝土的运用是解决混凝土干缩的重要途径，目前已被广泛应用于补偿收缩混凝土、自 应力混凝土及无收缩自流型灌浆材料等，然而混凝土膨胀剂残量大、不经济，难以控制膨胀 率，特别是需要混凝土在早期有水的养护，如果养护困难或没法养护，它将不能提供膨胀， 另外膨胀剂碱含量比较高，增加混凝土发起碱集料反应的趋势；第三种就是掺减缩剂，减缩 剂从最初开始试用，就表现出极其良好的减缩和防裂效果，并被公认为是混凝土结构裂缝 控制的最有效措施之一，到目前为止，减缩剂在远东地区已经广泛的应用于各项工程中，其 应用项目包括混凝土平板、路面、桥梁、导流墙、水库和滤水厂等，特别是日本从1983年后 就开始大量使用混凝土减缩剂。减缩剂的显著特点之一是其作用效果不受施工养护条件的 影响，既可用于地下结构，也可用于上部结构。减缩剂以其独特的优越性将成为现代混凝土 外加剂技术发展的重要趋势之一。现有的减缩剂主要为聚醚和聚醇类有机物，而对聚合物 类减缩剂研究相对较少。前者虽能有效降低混凝土的收缩，但掺量较高(一般为水泥用量 的2% 3% )，成本增加很大，且本身不具有减水功能，对混凝土强度也有较大的影响，推 广起来也有很大的难度；而聚合物类减缩剂不仅掺量低，不降低混凝土的强度，且通过改变 聚合物主链与直链的结构及聚合单体的原料配比，使得该类减缩剂具有一定的减水功能。 中国专利CN200510007303. 7中公开了一种“混凝土减缩剂”，该类减缩剂能够显 著降低水泥砂浆、混凝土的干燥收缩，且易溶于水。其主要是由多种有机物复合而成，包括 单元醇、多元醇和聚醇醚，其中含有-C00H、-SO3H, R-O-R、-OH等多种官能团，但该类减缩剂 掺量较大，影响混凝土的力学性能，且不具备减水性能。专利US2010/0016476中公开了一种水泥外加剂，该外加剂具有良好的减缩性能。 其主要是由混合物A与B复配而成，混合物A是由A-I与A-2复配而成，A-I代表丙烯酸、 聚乙二醇醚与聚乙二胺的混合物，A-2代表马来酸与聚乙二醇醚的混合物，B代表聚醚大单 体。该类减缩剂虽然具有良好的减缩效果，且对混凝土的强度没有影响，但复配工艺较为复杂，不适用于实际工程使用。
发明内容
本发明的目的是提供了一种具有减水功能的聚合物类减缩剂及其制备方法，其使 用时掺量低，减缩效果优，对水泥分散性能好，不影响混凝土的力学性能。申请人:发现，聚合物类减缩剂主链和侧链的化学结构对混凝土的收缩影响很大。 主链含有一定的疏水基团，侧链引入具有一定分子量的烷基聚醚及具有亲水性的羧基。羧 基能够吸附水泥颗粒，而疏水基团使得孔的表面具有疏水性，能够减小孔表面和孔中水的 表面张力，烷基聚醚的醚键-0-和水分子中的-H-可以形成氢键，把水分子牢牢吸附在自己 的分子链上，使水分子不易蒸发出去，且能够为水泥分散提供一定的空间位阻，这些原因使 得该类减缩剂不但可以大大降低混凝土的干燥收缩，也使得混凝土具有良好的分散性能。基于上述研究，本发明提出一种 具有减水功能的聚合物类减缩剂的制备方法，该 方法是由单体A(甲基)丙烯酸或其盐、单体B含不饱和双键的醚类大单体和单体C苯乙烯 或单体D(甲基)丙烯酸2-乙基己酯在水性介质中发生自由基共聚反应后加碱性化合物中 和制备而成，其中单体A与单体B、单体C或单体D的摩尔比为1.0 0.5 1.0 0. 1 0. 5。单体A用通式(1)表示
权利要求
1.一种具有减水功能的聚合物类减缩剂的制备方法，其特征在于是由单体A(甲基) 丙烯酸或其盐、单体B含不饱和双键的醚类大单体和单体C苯乙烯或单体D (甲基)丙烯酸 2-乙基己酯在水性介质中发生自由基共聚反应后加碱性化合物中和制备而成，其中单体A 与单体B、单体C或单体D的摩尔比为1.0 0.5 1.0 0.1 0.5;上述单体A用通式(1)表示
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述单体A为不饱和羧酸或不饱和羧酸 的单价金属盐、二价金属盐、铵盐或有机胺盐，这些单体单独使用或以两种以上任意比例混 合物形式使用。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述单体B选自乙烯基醚、烯丙醇醚、甲 基烯丙醇醚、丁烯基醚或甲基丁烯基醚。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述采用水溶性氧化还原体系作为引发剂。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于氧化还原体系中的氧化剂为氢过氧化 物，还原剂为碱金属亚硫酸盐、雕白粉、L-抗坏血酸或异抗坏血酸；氧化剂的用量为单体A+ 单体B+单体C或单体A+单体B+单体D的总摩尔数的2. 5% 5. 5%，还原剂用量为单体 A+单体B+单体C或单体A+单体B+单体D的总摩尔数的1. 0% 3. 0%。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于单体B与氧化剂在反应开始前加入到反 应器中，单体A与还原剂在反应开始后滴加到反应器中，而单体C或单体D可以在反应开始 前加入到反应器中，也可以在反应开始后滴加到反应器中。
8.如权利要求1至7任意一项所述的制备方法，其特征在于三种参与聚合的组分在整 个反应体系中的聚合浓度为30wt% 50wt%，聚合温度为40 70°C，聚合时间是3 6h。
9.如权利要求1至7任意一项所述的制备方法，其特征在于反应结束后，加入碱性化合 物调整反应所得产物的PH值至6. 0 8. 0，所述的碱性化合物选自氢氧化物、氨水、有机胺或碳酸氢氨。
10.如权利要求1至7任意一项所述的制备方法，其特征在于加入链转移剂来控制共聚 物的分子量，前述链转移剂选自巯基乙酸、巯基丙酸以及十二硫醇中的一种，用量为聚合单 体总摩尔数的1. 5 2. 5%。
全文摘要
本发明涉及一种具有减水功能的聚合物类减缩剂的制备方法，由单体A(甲基)丙烯酸或其盐、单体B含不饱和双键的醚类大单体和单体C苯乙烯或单体D(甲基)丙烯酸2-乙基己酯在水性介质中发生自由基共聚反应后加碱性化合物中和制备而成，其中单体A与单体B、单体C或单体D的摩尔比为1.0∶0.5～1.0∶0.1～0.5。本发明合成工艺简单，在较低的掺量下不但具有良好的减缩效果，而且具有良好的减水性能，改变了醇类减缩剂及聚醚类减缩剂降低强度的缺点，28d的抗压强度大于基准混凝土的强度。
文档编号C08F290/06GK102040712SQ201010532939
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月4日 优先权日2010年11月4日
发明者冉千平, 刘加平, 张建纲, 缪昌文, 高南箫 申请人:江苏博特新材料有限公司, 江苏省建筑科学研究院有限公司