包含交聯(lián)聚羧酸共聚物的水泥組合物添加劑以及包含該添加劑的水泥組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種包含交聯(lián)聚羧酸共聚物的水泥組合物添加劑，以及包含該添加劑 的水泥組合物。更具體地，本發(fā)明涉及一種包含聚羧酸共聚物和/或其鹽的水泥組合物添 加劑以及包含該添加劑的水泥組合物，其中，所述聚羧酸共聚物是單體混合物的共聚物，所 述單體混合物包含：基于烷氧基聚烷撐二醇單（甲基）丙烯酸酯的單體、基于（甲基）丙烯 酸的單體以及含有5至20個氧化烯基團且具有兩個或更多個丙烯酸酯基團或乙烯基的交 聯(lián)劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥組合物（例如通過混合水泥、水和其它添加劑制備的水泥漿，通過向所述水 泥漿中加入砂子制備的砂漿，以及通過進一步向所述砂漿中加入大粒料（例如礫石）并混 合所得的砂漿制備的混凝土）在各種建筑材料等中大量使用。然而，由于水泥和水之間的 水合反應(yīng)，所制備的水泥組合物隨著時間的推移開始硬化，因而其加工性逐漸劣化。在這種 情況下，額外加入水以提高加工性，因此，抗壓強度降低，且在水泥組合物中產(chǎn)生裂紋，因此 在水泥組合物中使用的水的總量是有限的。于是，已經(jīng)開發(fā)出了用于減少水量且保持水泥 組合物的分散性的各種水泥添加劑。
[0003] 特別是，在這樣的水泥組合物中，由于30分鐘后通常發(fā)生坍落度下降，混凝土需 要在很短的時間內(nèi)完成包括從混凝土攪拌到混凝土澆筑的所有任務(wù)。最近，出現(xiàn)了開發(fā)一 種水泥添加劑的需求，該添加劑滿足了根據(jù)混凝土粒料的品質(zhì)下降而增加單元數(shù)的需求， 由于使用機械化現(xiàn)代設(shè)備和交通擁塞而比常規(guī)增塑劑具有更高的減水性能，或具有優(yōu)異的 坍落度保持能力。
[0004] 目前正在使用各種水泥分散劑以提高水泥組合物的流動性。然而，在一般情況下， 當(dāng)使用水泥分散劑制備具有高減水性能的水硬性組合物時，坍落度損失是顯著的，且可加 工性和可施工性降低。因此，為了防止坍落度損失，通常努力使用具有坍落度損失防止性能 的水溶性聚羧酸共聚物作為水泥分散劑。所述水溶性聚羧酸共聚物的實例包括，但不限于， 通過甲基丙烯酸酯的共聚制備的水溶性乙烯基共聚物（日本專利申請?zhí)亻_平1-226757、 美國專利申請第4962173號以及日本專利申請?zhí)亻_平4-209613中公開）和馬來酸酐和鏈 烯基醚或它們的衍生物的共聚物（日本專利申請公告昭58-38380、日本專利申請?zhí)亻_昭 63-285140和日本專利申請?zhí)亻_平2-163108中公開）。然而，在使用所述水溶性共聚物作 為水泥分散劑的所述常規(guī)方法中，不能充分防止坍落度損失。
[0005] 此外，為防止這種坍落度損失，已提出組合使用流動性降低抑制劑和水泥分散劑。 作為一種實例，有人提出組合使用由馬來酸酐和烯烴獲得的非水溶性共聚物和水泥分散 劑，并且使用其中非水溶性共聚物通過水泥的水合作用產(chǎn)生的堿性氫氧化物水解以逐漸變 成水溶性共聚物的特性來獲得預(yù)防坍落度損失的方法（日本專利申請公告平5-67579)。然 而，在組合使用流動性降低抑制劑和水泥分散劑的所述常規(guī)方法中，坍落度損失防止性能 隨時間變化且劣化，凝結(jié)延遲大。
[0006] 同時，日本專利申請?zhí)亻_平7-267705中公開了一種包括三種聚合物的水泥分散 劑。這三種聚合物包括：聚烷撐二醇單（甲基）丙烯酸酯化合物和（甲基）丙烯酸化合物 的共聚物（第一組分）、聚烷撐二醇單（甲基）烯丙基醚化合物和馬來酸酐的共聚物（第二 組分）以及聚烷撐二醇單（甲基）烯丙基醚化合物和馬來酸酯化的聚烷撐二醇化合物的共 聚物（第三組分）。所引用專利的說明書中記載了，當(dāng)單獨使用時，第一組分增強了水泥的 初始流動性，但坍落度保持能力差，且增加了水泥組合物的粘度。此外，所引用專利的說明 書中記載了，當(dāng)單獨使用時，第二組分需要時間以增加初始流動性，并且即使當(dāng)通過增加其 用量來增強初始流動性時，隨著時間的推移會導(dǎo)致水泥組合物的相分離。此外，所引用專利 的說明書中記載了，當(dāng)單獨使用時，第三組分在水泥組合物的分散性上更差，因此通過以特 定混合比率組合使用所述三種組分產(chǎn)生通過單獨使用三種組分的每一種所無法獲得的效 果。因此，在所引用的說明書中推測，在水泥組合物中的三種組分之間在作用機制上的差異 是由于各個組分的分子量導(dǎo)致的，并且在初始流動性增加效應(yīng)上的差異是由于在水泥顆粒 上含基于（甲基）丙烯酸的官能團的聚合物的吸附速率比含基于馬來酸的官能團的聚合物 更快，從而使后者具有更高的初始流動性而導(dǎo)致的。此外，其進一步記載了，吸附速率更高 的組分具有差的保持流動性的能力。
[0007] 目前，本領(lǐng)域已知一種技術(shù)，其包括組合使用聚烷撐二醇單（甲基）丙烯酸酯/ (甲基）丙烯酸共聚物和不飽和聚烷撐二醇單鏈烯基醚/馬來酸共聚物。然而，尚未公開同 時具有足夠的初始分散性和坍落度保持能力的水泥組合物，并且需要添加大量的分散劑以 表現(xiàn)出足夠的初始分散性。尤其是，在高減水率范圍內(nèi)，更加難以選擇出賦予水泥足夠分散 性和分散保持能力的添加劑。
[0008] 因此，目前迫切需要開發(fā)從根本上解決這些問題的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 【技術(shù)問題】
[0010] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中的上述問題，并實現(xiàn)長期以來一直尋求的技 術(shù)目標(biāo)。
[0011] 作為多種廣泛和深入的研宄和實驗的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人開發(fā)了一種聚羧酸共 聚物，其具有優(yōu)良的減水性能，從而賦予初始分散性而無需添加單獨的減水劑或坍落度保 持劑，且可以提供預(yù)防坍落度損失性能（即坍落度保持能力）；并確認(rèn)當(dāng)使用所述聚羧酸共 聚物作為水泥組合物的添加劑時，防止水泥組合物的流動性降低，從而完成了本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種防止水泥組合物的流動性降低的方法。
[0013] 本發(fā)明的上述的和其它目的可以通過以下描述的本發(fā)明的實施方式來實現(xiàn)。
[0014] 【技術(shù)方案】
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種包含聚羧酸共聚物和/或其鹽的水泥組合物添 加劑，其中所述聚羧酸共聚物是單體混合物的共聚物，所述單體混合物包括：基于烷氧基聚 烷撐二醇單（甲基）丙烯酸酯的單體、基于（甲基）丙烯酸的單體以及含有5至20個氧化 烯基團且具有兩個或更多個丙烯酸酯基團或乙烯基的交聯(lián)劑。
[0016] 也就是說，根據(jù)本發(fā)明，使用通過使基于（甲基）丙烯酸的單體和含有5至20個 氧化烯基團且具有兩個或更多個丙烯酸酯基團或乙烯基的交聯(lián)劑與基于烷氧基聚烷撐二 醇單（甲基）丙烯酸酯的大分子單體組合并將所述單體共聚合而制備的聚羧酸共聚物作為 水泥添加劑，從而提供了與常規(guī)的水泥添加劑相比優(yōu)異的分散性。此外，即使在高減水率范 圍內(nèi)，所述基于聚羧酸單體的共聚物也可以提高水泥組合物的流動性，在很長的時間內(nèi)顯 著防止所得到的流動性隨著時間的推移而降低，并且通過持續(xù)地加入適量的空氣而賦予水 泥組合物良好的加工性。
[0017] 可以加入所述聚羧酸共聚物自身，并作為水泥組合物的主要成分。如果需要，可以 將通過用堿性物質(zhì)中和而得到的共聚物鹽加入到聚羧酸共聚物中，所得物質(zhì)可以用作水泥 組合物的主要成分。
[0018] 在具體的實施方式中，所述堿性物質(zhì)可以是選自一價或二價金屬的氫氧化物、氯 化物和碳酸鹽，氨以及有機胺中的至少一種。
[0019] 在具體的實施方式中，所述聚羧酸共聚物可以是單體混合物的共聚物，所述單體 混合物包含50wt%至97.5wt%的基于烷氧基聚烷撐二醇單（甲基）丙烯酸酯的單體、 lwt%至48. 5wt%的基于（甲基）丙稀酸的單體以及0. lwt%至10wt%的含有5至20個氧 化烯基團且具有兩個或更多個丙烯酸酯基團或乙烯基的交聯(lián)劑。
[0020] 當(dāng)在上述量的范圍內(nèi)共聚合所述單體時，所得到的聚羧酸共聚物可以表現(xiàn)出優(yōu)異 的分散性、坍落度保持能力以及初始分散性，并且還具有優(yōu)良的加氣性能。
[0021] 同時，為了最大限度地提高效果，所述單體混合物還可以包括聚氧化烯鏈烯基醚 硫酸鹽作為反應(yīng)性表面活性劑。其中，基于所述共聚物的總重量，所述聚氧化烯鏈烯基醚硫 酸鹽的含量可以為Iwt %至48wt %。
[0022] 在具體的實施方式中，所述基于烷氧基聚烷撐二醇單（甲基）丙烯酸酯的單體可 以由如下通式1表示：
[0023]
【主權(quán)項】
1. 一種包含聚羧酸共聚物和/或其鹽的水泥組合物添加劑，其中，所述聚羧酸共聚物 是單體混合物的共聚物，所述單體混合物包括基于烷氧基聚烷撐二醇單（甲基）丙烯酸酯 的單體、基于（甲基）丙烯酸的單體以及含有