專利名稱：聚羧酸、該聚羧酸的用途、含有該聚羧酸的水泥減水劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水泥外加劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚羧酸、該聚羧酸的用途、含有該聚羧酸的水泥減水劑。
背景技術(shù)：
水泥減水劑是最重要的混凝土外加劑之一，其主要用于在混凝土和易性及水泥用量不變的條件下減少拌和用水量、提高強度。第一代、第二代水泥減水劑分別為木質(zhì)素磺酸鹽水泥減水劑和萘磺酸鹽-甲醛縮合物水泥減水劑，它們可吸附在水泥顆粒表面，使水泥顆粒表面帶電，從而通過靜電斥力使水泥顆粒分散。聚羧酸水泥減水劑是第三代水泥減水劑，它除了可產(chǎn)生靜電斥力外，還帶有聚醚側(cè)鏈，從而具有如

圖1所示的“梳狀結(jié)構(gòu)”;該側(cè)鏈可產(chǎn)生空間位阻作用，從而與靜電斥力協(xié)同作用，故聚羧酸水泥減水劑具有比第一、二代水泥減水劑有更高的減水率。同時聚羧酸水泥減水劑還具有環(huán)保、有害物質(zhì)(堿、氯離子、硫酸鈉等)含量低，低摻量等優(yōu)點。由于聚羧酸水泥減水劑這些顯著的優(yōu)點，使它在近幾十年里得到了蓬勃的發(fā)展。涌現(xiàn)出了一大批有關(guān)聚羧酸水泥減水劑的專利；如MBT公司的專利US005661206A，日本觸媒公司(Nippon Shokubai)的專利 US006^4015B1、US20070039515A1、US20090234046A1,阿科化工(ARC0 Chemical Technology)的專利US2005985989等。這些專利主要通過選用不同的原料、工藝得到更高的減水率。如用聚乙二醇單甲醚與甲基丙烯酸酯化得到大分子單體，再與甲基丙烯酸聚合得到酯類聚羧酸水泥減水劑；或用烯丙醚基聚醚(如聚乙二醇烯丙基醚、聚乙二醇甲基烯丙基醚等)與丙烯酸等其它含雙鍵的有機(jī)酸聚合，得到醚類聚羧酸水泥減水劑； 這兩類水泥減水劑是目前應(yīng)用得最廣泛的聚羧酸水泥減水劑，我們稱之為現(xiàn)有的聚羧酸水泥減水劑。隨著技術(shù)的發(fā)展，對建筑結(jié)構(gòu)的強度、耐久性等的要求越來越高，高強度混凝土的應(yīng)用越來越廣泛。由于高強度混凝土的水灰比很低、粘度大，故用于高強度混凝的水泥減水劑需要更高的減水率，但現(xiàn)有的聚羧酸水泥減水劑的減水率達(dá)不到高強度混凝土的要求， 同時還存在引氣性過大的問題。使用現(xiàn)有的聚羧酸水泥減水劑的混凝土含氣量過大，會明顯降低混凝土的強度，也使其在高強度混凝土中的使用受到了限制。為了能達(dá)到高強度混凝土所需的高減水率，美國格雷斯公司(Grace)公司和日本觸媒都發(fā)展出新結(jié)構(gòu)的聚羧酸水泥減水劑，但又存在制備過程復(fù)雜，制備條件苛刻等問題。如美國格雷斯公司(Grace)在專利 US00635^52B1、US005432212A、US005393343A、 CN1196714A等中介紹了一種聚醚，即聚氧化烯胺，其一端以甲氧基封端，另一端以伯胺基封端；通過將這種聚醚和聚丙烯酸等進(jìn)行酰胺化反應(yīng)可得到聚羧酸水泥減水劑，該聚羧酸水泥減水劑具有很高的保坍性，且不會引起過度緩凝；但是，聚氧化烯胺和聚丙烯酸發(fā)生酰胺化反應(yīng)時存在相容性問題，為了促使反應(yīng)發(fā)生，需要在反應(yīng)過程中排去生成的水， 這就必須使用大量的有機(jī)溶劑；且該酰胺化反應(yīng)的條件也較為苛刻，反應(yīng)溫度高(100 225°C )；同時，產(chǎn)物聚羧酸在水中的溶解度較低；這些均影響了其實際應(yīng)用。日本觸媒在專
3利CN1537126A中介紹了一種聚羧酸水泥減水劑，其由具有不飽和鍵的聚酰胺多胺和不飽和羧酸聚合而成，具有很高的減水率，還可降低混凝土的粘度。但是該聚羧酸水泥減水劑的制備過程中包括不飽和聚羧酸和聚酰胺多胺的反應(yīng)，在該反應(yīng)中，羧酸根除了和伯胺基反應(yīng)生成雙鍵的聚酰胺多胺外，還可能同時和聚酰胺多胺兩端的伯胺基反應(yīng)生成兩端都是雙鍵的結(jié)構(gòu)，或者也可能和鏈中的仲胺基反應(yīng)生成帶多個雙鍵的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在下一步聚合時容易形成凝膠，使反應(yīng)失敗，因此其制備十分困難。為了解決現(xiàn)有的聚羧酸水泥減水劑引氣性過高的問題，一種方法是復(fù)配一定量的消泡劑，但消泡劑在聚羧酸水溶液中的溶解度較小，雖然通過強剪切作用等可暫時使消泡劑分散均勻，但因其穩(wěn)定性較差，故放置一段時間的后還是會出現(xiàn)不相容的問題。在專利 US6187841中，則通過降低烷氧基聚乙二醇不飽和酯與不飽和酸的比例獲得有適當(dāng)引氣性的聚羧酸水泥減水劑，但這又會降低聚羧酸側(cè)鏈的密度從而導(dǎo)致減水率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供一種聚羧酸，其用于水泥減水劑時具有高的減水率和適當(dāng)?shù)囊龤庑?。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案一種聚羧酸，為以下單體聚合成的無規(guī)共聚物，其中各單體含量的單位為該單體占全部單體總質(zhì)量的質(zhì)量百分比大于等于50wt %且小于等于80wt %的具有通式(I)的不飽和聚醚， f1 f權(quán)利要求
1.一種聚羧酸，其特征在于，所述聚羧酸是由以下單體聚合成的無規(guī)共聚物，其中各單體含量的單位為該單體占全部單體總質(zhì)量的質(zhì)量百分比大于等于50wt%且小于等于80wt%的具有通式(I)的不飽和聚醚，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羧酸，其特征在于，所述不飽和羧酸或不飽和羧酸的鹽為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐、丙烯酸的堿金屬鹽、甲基丙烯酸的堿金屬鹽、馬來酸的堿金屬鹽、丙烯酸的銨鹽、甲基丙烯酸的銨鹽、馬來酸的銨鹽中的任意一種物質(zhì)或多種物質(zhì)的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羧酸，其特征在于，所述第三單體為甲基丙烯磺酸鈉和/或丙烯酰胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羧酸，其特征在于，a為20 40的整數(shù)，b為50 80的整數(shù)，c為50 80的整數(shù)，d為10 40的整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羧酸，其特征在于，還滿足3 彡 b/a 彡 10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羧酸，其特征在于，所述聚羧酸的重均分子量在30000至80000之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羧酸，其特征在于，所述聚羧酸的重均分子量在45000至65000之間。
8.—種水泥減水劑，其特征在于，所述水泥減水劑由大于等于40wt%且小于等于 60wt%的上述權(quán)利要求1至7中任意一項所述的聚羧酸和余量的水組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水泥減水劑，其特征在于，所述水泥減水劑由50wt%的上述權(quán)利要求1至7中任意一項所述的聚羧酸和余量的水組成。
10.上述權(quán)利要求1至7中任意一項所述的聚羧酸用于水泥減水劑中的用途。
全文摘要
本發(fā)明提供一種聚羧酸及其用途、含該聚羧酸的水泥減水劑，屬水泥外加劑技術(shù)領(lǐng)域，可解決現(xiàn)有聚羧酸減水率不高和引氣性過高的問題。本發(fā)明的聚羧酸是以下單體的無規(guī)共聚物50～80wt％的通式(I)的不飽和聚醚；15～30wt％的不飽和羧酸或不飽和羧酸鹽；0～25wt％的有不飽和雙鍵的、帶極性基團(tuán)的第三單體；通式(I)中，R1、R2分別獨立地代表氫原子或甲基，R3代表氧化丙烯基，R4代表氧化乙烯基，R5、R6分別獨立地代表氫原子或C1～C20的烷基；a為10～50的整數(shù)，b、c分別獨立地為30～100的整數(shù)，d為0～50的整數(shù)。本發(fā)明的水泥減水劑中含有上述聚羧酸。本發(fā)明的聚羧酸可用于水泥減水劑中。
文檔編號C08F283/06GK102206314SQ20111010926
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者奚強, 陳剛, 馬吉全, 高蘭 申請人:武漢格瑞林建材科技股份有限公司