一种早强型水泥分散聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及建筑外加剂技术领域，特别涉及一种早强型水泥分散聚合物及其制备方法，其中，所述早强型水泥分散聚合物包含：a)含酯基的聚合物，所述含酯基的聚合物包含得自单体的聚合物或共聚物，所述单体包含：1)不饱和羧酸酯单体；以及2)不饱和酸单体、不饱和硅烷单体中的至少一种；以及b)羧甲基淀粉；和c)聚乙二醇单甲醚。本发明专利技术提供的早强型水泥分散聚合物采用先低温共聚后高温酯化的方法，减少了反应单体双键的破坏，共聚程度提高，生产的水泥分散聚合物减水率高，可改善混凝土和易性和提高混凝土的早期强度，从而提高混凝土的密实度和降低混凝土的开裂风险；同时，操作工艺简单，利于大规模工业化生产。于大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种早强型水泥分散聚合物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑外加剂
，特别涉及一种早强型水泥分散聚合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着国家重点工程项目的不断推广，以及构建物结构的复杂性及条件的恶劣性，对混凝土结构的质量及耐久性提出了更为巨大的挑战，而由于水泥水化产生的大量水化热，使混凝土内部的温度上升，这些水化热积聚在混凝土内部不易散发，当混凝土凝结初期由于这种内外温差产生的拉应力超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土产生裂缝，从而严重影响混凝土的强度及耐久性能。
[0003]当前可能有效的解决方式是加入聚羧酸减水剂和水化调控剂等材料来调节混凝土的状态和水化热，但聚羧酸减水剂与砂石材料存在适应性问题。因此，为保证施工顺利的进行和构筑物的工程质量，开发一种既具有良好分散功能，还可以显著降低水泥水化放热速率的减水剂，具有广阔的市场前景。
[0004]淀粉来源非常广泛、产量大、本身无毒害、价格低廉，且天然淀粉分子链中含有疏水链，分子侧链上还含有亲水羟基，其基本结构框架很适合作为减水剂原料。而且其分子结构上的糖苷键和羟基化学性质比较活泼，因此可以通过对淀粉进行化学改性，在淀粉分子结构上引入多用作用基团。因此，改性淀粉可以代替一部分聚醚大单体进行减水剂的合成。
[0005]目前技术通过将淀粉类物质引入到聚羧酸减水剂中，要么无法解决由此带来的减水剂分散性能差，产品粘度过大和适应性问题，要么无法解决水泥水化放热速率引起的混凝土耐久性等问题。
[0006]公开号为CN104558215A公开了一种双改性麦芽糊精高效减水剂，该减水剂采用有机溶剂稀释浓硫酸，并在低温下对麦芽糊精进行磺化，再用二元酸酐对磺化产物进行酯化反应，最后将产物溶于水加碱中和制得，水溶性好，减水性能优于萘系，但是在合成过程中引入有机溶剂，对环境造成污染，且制备过程过于复杂，不利于工业化生产。
[0007]公开号为CN108440762A公开了一种超支化型淀粉基减水剂，所采用的末端是聚酰胺
‑
胺的超支化聚合物都是由多元酸与胺类的物质反应制得，和淀粉反应合成超支化型淀粉基减水剂，能够更好地提升减水剂的减水效率，提高缓凝性能，但制备过程过于复杂，且目标产品转化率低，不利于工业化生产。
[0008]公开号为CN109776022A公开了一种复合可调控水化热水泥基材料，通过将一定量的交联剂、有机酸以及淀粉基高分子有机物通过物理复合，达到调控水泥水化放热速率，但该产品不具有减水作用，且产品通过液固复配，实际应用过程复杂，不利于推广。
[0009]公开号为CN110606922A公开了一种具有水化热调控作用的聚羧酸减水剂的制备方法，通过引入取代度为0.3～0.5，水溶性更好的羧甲基淀粉，并将其进行热解、酸解、酶解等系列处理后，再将其与不饱和羟酯类单体进行酯化反应得到改性CMS单体用于合成聚羧酸减水剂，但是制备过程过于复杂，不利于工业化生产。
[0010]公开号为CN111592619A公开了一种淀粉基聚羧酸减水剂伴侣及其制备、使用方法，将含不饱和双键改性淀粉、不饱和聚氧乙烯醚、丙烯酸类单体在引发剂作用下，制备淀粉基聚羧酸减水剂伴侣，但减水率比较低，需要与其他减水剂复配使用，存在与减水剂适应性问题，不利于推广应用。

技术实现思路

[0011]为解决上述
技术介绍
中提及的现有的减水剂早强性不足的问题，本专利技术提供一种早强型水泥分散聚合物，所述早强型水泥分散聚合物包含：
[0012]a)含酯基的聚合物，所述含酯基的聚合物包含得自单体的聚合物或共聚物，所述单体包含：1)不饱和羧酸酯单体；以及2)不饱和酸单体、不饱和硅烷单体中的至少一种；以及
[0013]b)羧甲基淀粉；和
[0014]c)聚乙二醇单甲醚。
[0015]在上述方案的基础上，进一步地，所述不饱和羧酸酯单体包括具有以下结构的单体中的一种或多种：
[0016]CH2＝CR1‑
COOR2；
[0017]其中，所述R1为H或者CH3，R2为CH3或CH2CH3；所述不饱和羧酸酯单体占聚合单体总量35摩尔％至50摩尔％。
[0018]在上述方案的基础上，进一步地，所述不饱和酸单体包括具有以下结构的单体中的一种或多种：
[0019]CH2＝CH
‑
Ar
‑
R3‑
COOH；
[0020]其中，所述R3表示包含0
‑
2个碳原子的烷基，Ar所代表的含芳基结构为具有对位取向连接基的芳基，不饱和酸单体占聚合单体总量35摩尔％至45摩尔％。
[0021]在上述方案的基础上，进一步地，所述不饱和硅烷单体为乙烯基三甲氧基硅烷或γ
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
[0022]在上述方案的基础上，进一步地，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为3000～5000。
[0023]在上述方案的基础上，进一步地，所述羧甲基淀粉与含酯基的聚合物的质量比为1:10～20。
[0024]本专利技术提供一种早强型水泥分散聚合物的制备方法，所述方法包括：
[0025](1)制备含酯基的聚合物，所述含酯基的聚合物包含得自单体的聚合物或共聚物，所述单体包含：1)不饱和羧酸酯单体；以及2)不饱和酸单体、不饱和硅烷单体中的至少一种；
[0026](2)将羧甲基淀粉、聚乙二醇单甲醚与含酯基的聚合物在催化剂的条件下经酯交换制得早强型水泥分散聚合物。
[0027]在上述方案的基础上，进一步地，所述聚合反应在氧化还原引发的条件下进行。
[0028]在上述方案的基础上，进一步地，所述氧化还原引发体系中的氧化剂选自双氧水、过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的至少一种。
[0029]在上述方案的基础上，进一步地，所述氧化还原引发体系中的还原剂选自次磷酸钠、L
‑
抗坏血酸、亚硫酸氢钠、甲醛次硫酸氢钠中的至少一种。
[0030]在上述方案的基础上，进一步地，所述氧化还原引发体系中的氧化剂占聚合单体质量总和的2％～5％，还原剂占聚合单体质量总和的0.5％～2％。
[0031]在上述方案的基础上，进一步地，所述催化剂为稀土固体超强酸SO
42
‑
/TiO2/Mo
6+
。
[0032]在上述方案的基础上，进一步地，所述催化剂占聚合单体质量总和的0.1％～1％。
[0033]在上述方案的基础上，进一步地，所述聚合反应的温度为30～40℃，所述酯化反应的温度为120～160℃。
[0034]本专利技术提供的一种早强型水泥分散聚合物及其制备方法与现有的技术相比，具有以下有益效果：
[0035]1、本专利技术合成的用于混凝土的早强型水泥分散聚合物，引入了不饱和硅烷单体可改善混凝土和易性和提高混凝土的早期强度，从而提高混凝土的密实度和降低混凝土的开裂风险；
[0036]2、本专利技术采用羧甲基淀粉替代部分聚醚单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种早强型水泥分散聚合物，其特征在于，所述早强型水泥分散聚合物包含：a)含酯基的聚合物，所述含酯基的聚合物包含得自单体的聚合物或共聚物，所述单体包含：1)不饱和羧酸酯单体；以及2)不饱和酸单体、不饱和硅烷单体中的至少一种；以及b)羧甲基淀粉；和c)聚乙二醇单甲醚。2.根据权利要求1所述的早强型水泥分散聚合物，其特征在于，所述不饱和羧酸酯单体包括具有以下结构的单体中的一种或多种：CH2＝CR1‑
COOR2；其中，所述R1为H或者CH3，R2为CH3或CH2CH3；所述不饱和羧酸酯单体占聚合单体总量35摩尔％至50摩尔％。3.根据权利要求1所述的早强型水泥分散聚合物，其特征在于，所述不饱和酸单体包括具有以下结构的单体中的一种或多种：CH2＝CH
‑
Ar
‑
R3‑
COOH；其中，所述R3表示包含0
‑
2个碳原子的烷基，Ar所代表的含芳基结构为具有对位取向连接基的芳基，不饱和酸单体占聚合单体总量35摩尔％至45摩尔％。4.根据权利要求1所述的早强型水泥分散聚合物，其特征在于，所述不饱和硅烷单体为乙烯基三甲氧基硅烷或γ
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。5.根据权利要求1所述的早强型水泥分散聚合物，其特征在于：所述聚乙二醇单甲醚的分子量为3000～5000。6.根据权利要求1所述的早强型水泥分散聚合物，其特征在于：所述羧甲基淀粉与含酯基的聚合物的质量比为1:10～20。7.一种早强型水泥分散聚合物的制备方法，其特征在于，所述方法包...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯余良，方云辉，潘志峰，赖华珍，陈展华，
申请(专利权)人：科之杰新材料集团有限公司，
类型：发明
国别省市：