專利名稱：：一種高分子化合物及其制備方法和用途的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種高分子化合物及其制備方法和用途。屬于高分子合成及應用
技術領域：
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背景技術：
：我國已進入建筑交通業(yè)的高速發(fā)展期，對水泥混凝土的需求量円益增大，同時對其性能要求也越來越高，特別是在鐵路、橋梁、大壩和體育場等大體積混凝土的大型建筑中，在耐久性方面，有的要求50年甚至更長。而事實上，許多大型建筑在沒有達到預期年限或者更早的時候就出現(xiàn)裂縫開裂了。世界上的許多水利水電工程都遭受裂縫問題的困擾，有許多嚴重的已經完全廢棄。我國目前已進入混凝土壩的整治維修期，浙江的新安江、江西的羅灣等水電站由于混凝土耐久性的嚴重劣化已進入半運轉狀態(tài)，185m的三峽工程，已經遇到了裂縫問題。究其原因，很大一部分就在于大體積混凝土水化溫升產生裂縫所致。由于混凝土是熱的不良導體，散熱較慢，所以在大體積混凝土中，由于水泥水化放熱，混凝土內部的溫度將升高，有時可達5070°C，這將導致混凝土內部產生顯著的體積膨脹而產生開裂。由此可見，在工程上，大體積混凝土水化溫升產生裂縫問題是個相當嚴峻的問題。對大體積混凝土水化溫升產生裂縫的研究，一般都是在配合比設計和骨料的選擇、摻外加劑和現(xiàn)場施工的適當處理上。配合比設計和骨料的選擇及現(xiàn)場施工的適當處理，在解決水化溫升產生裂縫的問題上有一定的預防作用，但是不是根本的解決辦法。只有外加劑的摻入，對水化溫升是非常有效的方法。以往對外加劑的摻入都停留在外加劑復配的方法上，即加入適量的減水劑、緩凝劑、引氣劑和膨脹劑等。這些研究，有的是通過復配研究了減水劑對砂漿和混凝土強度的影響，如同濟大學的孫振平等研究了木鈣、萘系減水劑和糖類緩凝劑復摻對水泥混凝土性能的影響；有的是通過復配研究了減水劑對水泥水化影響規(guī)律，如西安建筑科技大學的何延樹研究了萘系、氨基磺酸鹽系及聚羧酸鹽系3種高效減水劑和三聚磷酸鈉及糖鈣2種緩凝劑復合使用對水泥水化熱、水化溫峰、溫峰出現(xiàn)時間的影響規(guī)律，還有武漢理工大學的胡曙光研究了萘系高效減水劑復合了磷酸鹽緩凝劑對水泥水化溫升和放熱速率的影響規(guī)律。這些研究，都是建立在復配的基礎上，由于緩凝劑和減水劑種類多，一方面復配選擇上有困難，另一方面又由于水泥品種多樣化，在復配上也存在一個適應性的問題，還有就是復配技術在工藝和施工上也存在一定的復雜性。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是克服以往緩凝劑和減水劑復配技術困難，復配后和水泥適應性差以及復配后對水泥混凝土后期性能發(fā)展產生不利因素等問題，開發(fā)合成一種高分子化合物，該高分子化合物可作為凝結時間可控制型聚羧酸系減水劑，該聚羧酸系減水劑具有凝結時間可控制性，既有緩凝作用，也有減水作用，且對水泥混凝土后期性能發(fā)展沒有影響。同時合成工藝設備簡單、反應條件簡單易控制、沒有污染、成本低易于工業(yè)化生產。本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn)一種高分子化合物，其結構式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>式中M代表Na+或者NH4+、a=1550、b=530、c=1040、m=945。所述高分子的分子量在500020000之間。本發(fā)明還提供了上述高分子化合物的制備方法在7075'C條件下，將事先配好的大單體與甲基丙烯酸水溶液、引發(fā)劑和甲基丙烯磺酸鈉水溶液，同時滴加到溶劑水中，在34h內滴完，7580。C保溫34h，自然冷卻至室溫，用稀堿(鈉或銨的堿液)溶液中和至pF^78，得到所需高分子化合物；制備過程中所用原料的用量重量百分比為甲基丙烯酸26%大單體甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚(3502000)酉旨1015%甲基丙烯磺酸鈉14%引發(fā)劑12%水7585%。優(yōu)選地，上述制備過程中所用原料的用量重量百分比為甲基丙烯酸3%甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚(400)酉旨14%甲基丙烯磺酸鈉2%引發(fā)劑1%水80%。上述大單體和甲基丙烯酸水溶液中水的用量與引發(fā)劑和甲基丙烯磺酸鈉水溶液中水的用量，建議控制在使大單體和甲基丙烯酸水溶液的重量和引發(fā)劑和甲基丙烯磺酸鈉水溶液的重量相等。上述引發(fā)劑為亞硫酸鈉與偶氮二異丁腈的混合物，其質量比為l:1020。本發(fā)明所述高分子化合物作為減水劑在制備水泥混凝土中的應用。本發(fā)明的方法與以往相比，直接接枝羧基、磺酸基和聚氧乙烯基側鏈，通過調節(jié)側鏈長度(聚氧乙烯基側鏈分子量)，調整甲基丙烯酸和甲基丙烯磺酸鈉用量，從而實現(xiàn)聚羧酸系減水劑凝結時間的可控制性。本發(fā)明與以往聚羧酸減水劑相比，一方面具有合成工藝設備簡單、反應條件簡單易控制、沒有污染、成本低易于工業(yè)化生產，合成的凝結時間可控制型聚羧酸系減水劑在較低的摻量下，具有減水率高，流動性和流動保持性好，能有效抑制坍落度損失；另一方面延緩水泥水化，推遲水化溫升出現(xiàn)的時間，同時也降低了水化溫升，能有效抑制大體積混凝土水化溫升產生的裂縫。采用本發(fā)明高分子化合物作為凝結時間可控制型聚羧酸系減水劑，產品適應性強，適應于多種型號的水泥。當用20wt^濃度的該減水劑，摻量為水泥重量的1.0%時，減水率可達30%，配制的混凝土3d，28d，90d抗壓強度分別能提高60%，50%，30%以上。另外堿含量低，不含氯離子，對鋼筋無腐蝕性；有效延緩了混凝土水化溫升出現(xiàn)的時間，降低了水化熱?？蓮V泛應用于各種大壩，橋梁，鐵路等大型對耐久性有較高要求的高強高性能混凝土建筑中。產品不含甲醛，對環(huán)境不造成污染，且性能穩(wěn)定。附圖為本發(fā)明制得的高分子化合物的紅外譜圖。具體實施例方式實施例1:在反應器中加入70.00g的水，預熱至7075'C時，一邊滴加由4.00g甲基丙烯酸、30.00g甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯(分子量為350)和31.00g水組成的混合溶液(將三者混合搖勻即可，下同)，另一邊滴加由4.00g甲基丙烯磺酸鈉與2.00g引發(fā)劑(由0.18g亞硫酸鈉和1.82g偶氮二異丁腈混合而成)及59.00g水組成的混合溶液(將三者混合搖勻即可，下同)，在34h滴完，反應完后保溫3~4h，冷卻至室溫，用氫氧化鈉調節(jié)pH=78，得到本發(fā)明的20wtX濃度的高分子化合物(分子量為20000)。其紅外譜見附圖；在紅外圖譜中可以看到該高分子主要基團的特征峰值:聚氧垸基(2500cm—i3300cm—1)、磺酸基團(1039cm"、619cm-1)、羧基(1577cm—、1248cm")等。實施例2:在反應器中加入70.00g的水，預熱至7075'C時，一邊滴加由8.00g甲基丙烯酸、20.00g甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯(分子量為1000)和37.00g水組成的溶液，另一邊滴加由8.00g甲基丙烯磺酸鈉與4.00g引發(fā)劑(由0.36g亞硫酸鈉和3.64g偶氮二異丁腈混合而成)及53.00g水組成的混合溶液，在3~4h滴完，反應完后保溫3~4h，冷卻至室溫，用氫氧化鈉調節(jié)pH=78，得到本發(fā)明的20wt^濃度的高分子化合物(分子量為10000)。紅外譜圖如附圖。實施例3:在反應器中加入70.00g的水，預熱至7075'C時，一邊滴加由12.00g甲基丙烯酸、24.00g甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯(分子量為2000)和29.00g水組成的溶液，另一邊滴加由2.00g甲基丙烯磺酸鈉與2.00g引發(fā)劑(由0.10g亞硫酸鈉和1.90g偶氮二異丁腈混合而成)及61.00g水組成的混合溶液，在34h滴完，反應完后保溫34h，冷卻至室溫，用氫氧化鈉調節(jié)pH=78,得到本發(fā)明的20wt^濃度的高分子化合物(分子量為5000)。紅外譜圖如附圖。實施例4:在反應器中加入70.00g的水，預熱至7075'C時，一邊滴加由6.00g甲基丙烯酸、28.00g甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯(分子量為400的聚乙二醇單甲醚和甲基丙烯酸聚合而成)和31.00g水組成的溶液，另一邊滴加由4.00g甲基丙烯磺酸鈉與2.00g(由0.18g亞硫酸鈉和1.82g偶氮二異丁腈混合而成)引發(fā)劑及59.00g水組成的混合溶液，在34h滴完，反應完后保溫34h，冷卻至室溫，用氫氧化鈉調節(jié)pH=78，得到本發(fā)明的20wt^濃度的高分子化合物(分子量為15000)。紅外譜圖如附圖。實驗測得的摻本發(fā)明高分子化合物(作為凝結時間可控制型聚羧酸系減水劑)的水泥漿體凝結時間如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權利要求1.一種高分子化合物，其結構式為id="icf0001"file="S2008100477918C00011.gif"wi="123"he="26"top="59"left="37"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="no"/>式中M代表Na+或者NH4+、a＝15～50、b＝5～30、c＝10～40、m＝9～45。2.根據權利要求1所述的高分子化合物，其特征在于所述高分子化合物的分子量在500020000之間。3.權利要求1所述高分子化合物的制備方法，其特征在于在7075'C條件下，將事先配好的大單體和甲基丙烯酸水溶液、引發(fā)劑和甲基丙烯磺酸鈉水溶液，同時滴加到溶劑水中，在34h內滴完，758(TC保溫34h,自然冷卻至室溫，用鈉或銨的稀堿溶液中和至PH=78，得到權利要求1所述高分子化合物；合成過程中所用原料的用量重量百分比為甲基丙烯酸26%大單體甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯1015%甲基丙烯磺酸鈉14%引發(fā)劑12%水7585%。4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于大單體和甲基丙烯酸水溶液中水的用量與引發(fā)劑和甲基丙烯磺酸鈉水溶液中水的用量，控制在使大單體和甲基丙烯酸水溶液的重量和引發(fā)劑和甲基丙烯磺酸鈉水溶液的重量相等。5.大單體甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯的分子量為3502000。6.根據權利要求3或4所述的制備方法，其特征在于合成過程中所用原料的用量重量百分比為甲基丙烯酸3%、甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯14%、甲基丙烯磺酸鈉2%、引發(fā)劑1%、水80%，其中為甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚(400)酉旨。廣H2Q7.權利要求3或4所述的制備方法，其特征在于引發(fā)劑為亞硫酸鈉與偶氮二異丁腈的混合物，其質量比為l:1020。8.權利要求1或2所述高分子化合物作為減水劑在制備水泥混凝土中的應用。全文摘要本發(fā)明涉及一種高分子化合物，由下法制得在70～75℃條件下，將事先配好的大單體與甲基丙烯酸水溶液、引發(fā)劑和甲基丙烯磺酸鈉水溶液，同時滴加到溶劑水中，在3～4h內滴完，75～80℃保溫3～4h，冷卻，中和至pH＝7～8，得到所需高分子化合物。本發(fā)明合成工藝簡單、反應條件易控、沒有污染、成本低，合成的凝結時間可控制型聚羧酸系減水劑在較低的摻量下，具有減水率高，流動性和流動保持性好，能有效抑制坍落度損失；另一方面延緩水泥水化，推遲水化溫升出現(xiàn)的時間，同時也降低了水化溫升，能有效抑制大體積混凝土水化溫升產生的裂縫?？蓮V泛應用于各種大壩，橋梁，鐵路等大型對耐久性有較高要求的高強高性能混凝土建筑中。文檔編號C08F220/00GK101284890SQ20081004779公開日2008年10月15日申請日期2008年5月20日優(yōu)先權日2008年5月20日發(fā)明者何向全,呂國玉,慢張,亮李,許紅生,譚洪波,玲馬,馬保國申請人:武漢理工大學