梳形共聚物水泥分散剂制造技术

本发明专利技术提供了一种梳形共聚物水泥分散剂，具有掺量低、适应性强的优点。所述梳形共聚物水泥分散剂由不饱和单体在水性介质中发生自由基共聚反应制备而成，所述不饱和单体包括不饱和聚醚大单体Ａ、不饱和磺酸盐单体Ｂ和不饱和膦酸盐单体Ｃ，其中不饱和聚醚大单体Ａ用通式（１）表示，不饱和磺酸盐单体Ｂ用通式（２）表示，不饱和膦酸单体Ｃ用通式（３）或由通式（４）表示。作为本发明专利技术的优选方案，所述不饱和单体由单体Ａ、Ｂ、Ｃ组成，Ａ与（Ｂ＋Ｃ）的摩尔比为１∶２至１∶１０，Ｂ与Ｃ的摩尔比为５∶１至１∶５。本发明专利技术以水为介质，采用简单的共聚工艺得到梳型共聚物水泥分散剂，掺量低，且分散性能受ＳＯ↓［４］↑［２－］浓度和温度的影响小，对水泥和环境适应性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属建筑材料中混凝土外加剂
，具体涉及到一种梳形共聚物水泥分散剂。
技术介绍
水泥生产不仅消耗大量的资源和能源，而且排放大量的C02等有害气体。同时，随着社会经济的发展，矿渣、粉煤灰和煤矸石等固体废弃物的排放量与日惧增，不仅占用 土地，污染环境，也造成了能源和资源的巨大浪费。降低水泥用量、最大限度地利用工 业废渣、延长混凝土构筑物的服役寿命，不仅能有效减少环境污染，而且能节省土地、 能源和资源，有利于可持续战略的实施。开发应用高性能外加剂是降低水泥用量、最大限度地利用工业废渣和延长混凝土构 筑物的服役寿命最有效、最经济的途径。传统萘系、三聚氰胺系等縮聚型外加剂存在减 水率低、保坍性能差、增大收縮等问题，而且受到分子结构和作用机理的制约，自身大幅改性的可能性极小；同时，生产过程中有三废排出，不利于环保。新型的羧酸类接枝 共聚物超塑化剂由于具有分散性好、坍落度保持能力强、分子结构可变因素多而成为了 世界性的研究热点。随着我国核电、水利、桥梁、隧道等大型基础设施的兴起，尤其是 国家铁路客运专线网工程的规划实施，对聚羧酸系高性能外加剂的市场需求持续增长。 根据专利和文献报道羧酸系梳形共聚物根据其主链结构的不同可以分为两大类即I类 以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链，接枝不同侧链长度的聚醚；II类以马来酸酐为主链接枝不同侧链长度的聚醚。其中I类又可分为(l)主链上带有羧酸基团(一C一O )，聚醚(PEO)o o侧链以酯键(一^-0—)和主链相连；(2)主链上带有一il-0-基，而聚醚(PEO)侧链以酰亚O O胺键一J5—B—形式和主链相连；(3)主链上带有一^一cT基团外，还带有磺酸根基团，而o聚醚(PEO)侧链仍以酯键(一!i一O—)形式和主链相连。II类分为马来酸酐和烯丙醇醚或 乙烯基聚醚的共聚物、苯乙烯和马来酸酐共聚物与聚乙二醇单甲醚的接枝物。这些聚羧酸外加剂共同的结构特征是主链上都含有羧酸基吸附基团(一C一O )，侧链上链接有 聚醚(PEO)侧链提供空间位阻，从而赋予聚羧酸外加剂优异的分散性能。新型聚羧酸外加剂优异的分散性能和良好的坍落度保持能力已被业界广泛认可，但 在使用过程仍然存在极大的不确定性。它的分散性能和流动性损失不但受到水泥矿物组 成与细度(主要是C3A和碱含量)、石膏形态和掺量、用水量以及混凝土拌合工艺的影响 (R. Magarotto， F. Moratti， N. Zeminian. Influence of sulfates content in cement on the performances of superplasticizers [A]. In: V. M. Malhotra ed. 8th CANMET/ACI International Conference Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete [C]. USA: American Concrete Institute, SP-239, 2006: 215-230)，而且对环境温度也存在极高的依赖 性冬季低温出现外加剂掺量增加，后期坍落度增大的现象；夏季高温外加剂掺量降低， 但损失加快，这严重影响了现有产品在工程中的广泛应用(T. Nawa， H. Ichiboji, M. Kinoshita. Influence of temperature on fluidity of cement paste containing superplasticizer with polyethylene oxide graft chains[A]. In: V. M. Malhotra ed. 6th CANMET/ACI International Conference Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete [C]. USA: American Concrete Institute, 2000, SP-195: 195-210)。特别是我国南北地区和冬夏季节气温 差异很大，难以保证新拌混凝土的质量。显然未来混凝土化学外加剂将受到内部建筑工 业及外部资源和环境等多方面的限制，要想解决这些问题，必须开发出适应性更强的外 加剂。很多研究表明碱性硫酸盐含量对外加剂在水泥颗粒表面的吸附具有显著的影响，是 影响混凝土外加剂相容性最为关键的因素。K.Yamada等人(K. Yamada， S. Ogama， S. Hanehara. Controlling of the adsorption and dispersing force of polycarboxylate-type superplasticizer by sulfate ion concentration in aqueous phase[J]. Cem. Concr. Res., 2001， (31): 375-383)研究认为硫酸根离子和聚羧酸外加剂对水泥的吸附具有不可逆转的竞争吸附， 硫酸盐的含量提高可显著降低聚羧酸外加剂的吸附，从而提高其适应性，但硫酸盐含量 的增加不利于混凝土耐久性的改善。C.Comparet等人(C.Comparet， A.Nonat， S.Pourchet， et al. The molecular parameters and the effect of comb-type superplasticzers on self-compacting concrete: a comparison of comb-type superplasticizer adsorption onto a basic calcium carbonate medium in the presence of sodium sulphate[A]. In: V. M. Malhotra ed. 7h CANMET/ACI International Conference Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete [C]. USA: American Concrete Institute, 2003， SP-217: 195-210)研究认为通过提高梳形共聚物主链中羧酸基团的含量可显著降低聚羧酸外加剂的吸附，但共聚物主链中羧酸基团含量的增加必然会导致新拌混 凝土坍落度损失的加快。本申请人在CN200910028193.0、 CN200910028194.5和CN200910028195,X专利中各 公开了一种梳形共聚物分散剂的结构及其制备方法，但主要是用于解决传统聚羧酸外加 剂与水泥的适应性难题，尤其是硫酸根离子含量高的水泥的适应性，并没有从本质上改 善梳形共聚物外加剂对温度的敏感性问题。日本专利JP-A-2001-216151公开了一种长侧链聚醚的聚羧酸外加剂，这种外加剂只 需要短的搅拌时间即可达到良好的初始分散性，受到环境温度的影响较小，但这种长侧 链聚醚共聚物存在夏季高温流动性损失大的缺陷。美国专利US608本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梳形共聚物水泥分散剂，其特征在于由不饱和单体在水性介质中发生自由基共聚反应制备而成，所述不饱和单体包括不饱和聚醚大单体Ａ、不饱和磺酸盐单体Ｂ和不饱和膦酸盐单体Ｃ，其中：　　不饱和聚醚大单体Ａ用通式（１）表示：　　＊＊＊　（１）　　式中Ｒ↓［１］是氢原子或甲基；Ｒ↓［２］是Ｈ或１～４个碳原子的烷基，Ｘ＝Ｏ、ＣＨ↓［２］Ｏ、ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｏ、＊－Ｏ；ＡＯ为２－４个碳原子的氧化烯基或两种以上的这种氧化烯基的混合物，ｎ为ＡＯ的平均加成摩尔数，其为５～２００的整数；　　不饱和磺酸盐单体Ｂ用通式（２）表示：　　＊＊＊　（２）　　式中Ｍ是为氢原子、碱金属离子、碱土金属离子、铵离子或有机胺基团；　　不饱和膦酸盐单体Ｃ用通式（３）或通式（４）表示：　　＊＊＊　　式中Ｒ↓［３］是甲基或乙基；Ｒ↓［４］是Ｈ或甲基。

【技术特征摘要】
1、一种梳形共聚物水泥分散剂，其特征在于由不饱和单体在水性介质中发生自由基共聚反应制备而成，所述不饱和单体包括不饱和聚醚大单体A、不饱和磺酸盐单体B和不饱和膦酸盐单体C，其中不饱和聚醚大单体A用通式(1)表示式中R1是氢原子或甲基；R2是H或1～4个碳原子的烷基，X＝O、CH2O、CH2CH2O、 id=icf0002 file=A2009101833960002C2.tif wi=10 he=9 top= 94 left = 21 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=yes/>；AO为2-4个碳原子的氧化烯基或两种以上的这种氧化烯基的混合物，n为AO的平均加成摩尔数，其为5～200的整数；不饱和磺酸盐单体B用通式(2)表示式中M是为氢原子、碱金属离子、碱土金属离子、铵离子或有机胺基团；不饱和膦酸盐单体C用通式(3)或通式(4)表示式中R3是甲基或乙基；R4是H或甲基。2、 如权利要求1所述的梳形共聚物水泥分散剂，其特征在于所述不饱和单体由单体 A、 B、 C组成，A与(B+C)的摩尔比为l:2至1:10, B与C的摩尔比为5:1至1:5。3、 如权利要求1所述的梳形共聚物水泥分散剂，其特征在于单体A含有通式(1)所表示物质中的至少一种物质。4、 如权利要求1所述的梳形共聚物水泥分散剂，其特征在于单体B含有通式(2) 所表示物质中的至少一种物质。5、 如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉千平，刘加平，缪昌文，周栋梁，张志勇，杨勇，毛永琳，
申请(专利权)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，南京道鹭建设材料厂，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]