CN105384924A

CN105384924A - 嵌段聚合物的制备方法及应用

Info

Publication number: CN105384924A
Application number: CN201510859699.1A
Authority: CN
Inventors: 杨勇; 刘加平; 冉千平; 曹攀攀; 黄振; 翟树英
Original assignee: Sobute New Materials Co Ltd; Nanjing Bote Building Materials Co Ltd; Bote Building Materials Tianjin Co Ltd
Current assignee: Sobute New Materials Co Ltd; Nanjing Bote Building Materials Co Ltd; Bote Building Materials Tianjin Co Ltd
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2035-11-30
Also published as: CN105384924B

Abstract

本发明提供了一种嵌段聚合物的制备方法及其作为水泥分散剂的应用，所述方法操作过程简单，原料转化率高，目标产物分子结构可控可调，易于实现工业化，所制备的嵌段聚合物用作水泥分散剂分散效果好，且混凝土坍落度经时损失小。所述方法包括以下步骤：(1)由作为化合物A的特定的烷基醇顺序与作为化合物B的特定的含酯基环氧化物、作为化合物C的特定的含聚醚环氧化物进行开环聚合反应，所述化合物B和化合物C的摩尔比为(0.5～3):1；(2)使酯基水解，得到重均分子量为10000～30000的嵌段聚合物。所制备的嵌段聚合物用作水泥分散剂分散效果好，且混凝土坍落度经时损失小。

Description

嵌段聚合物的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种嵌段聚合物的制备方法及应用，属混凝土外加剂技术领域。

背景技术

水泥分散剂，又称减水剂，可在不影响水泥基材料流动性的条件下，减少混凝土的拌和用水量，或在不影响用水量的条件下增大水泥基材料拌合物的流动性，或二者兼顾，是一种具有减水和增强作用的外加剂。在工程上使用水泥分散剂的主要目的是减少水泥基材料的用水量，降低水灰比，节约水泥用量，提高水泥基材料的强度，并改善其和易性，提高施工效率和质量。

用作水泥分散作用的物质有很多种，包括木质素磺酸(盐)、萘磺酸盐/甲醛缩聚物、苯酚/对氨基苯磺酸/甲醛缩聚物、三聚氰胺磺酸盐/甲醛缩聚物、聚羧酸类梳形共聚物等。从结构特点上看，前几种水泥分散剂都只是以磺酸基作为吸附基团，并且缺乏有效的能发挥空间位阻作用的侧链，分子结构比较单一，可调性差，对水泥的分散能力有限，掺量高但减水率低。聚羧酸类梳形共聚物作为第三代高性能混凝土减水剂，其原料来源广泛，分子结构多样，可以以磺酸基、羧酸基、磷酸基等作为吸附基团，并拥有丰富可调的亲水侧链发挥着空间位阻作用，极大地提高了对水泥的分散作用，具有掺量低、减水率高、混凝土拌和物的流动性和流动保持性好、增强效果潜力大、低收缩、生产工艺简单等优点，在建筑工程中得到了广泛的应用，推动着混凝土质量向高性能化方向发展。

然而，聚羧酸类梳形共聚物是一类无规结构的共聚物，分子结构为单链的梳形，其吸附基团与亲水侧链无序排列。研究表明，这种梳形结构聚合物分子链构象易卷曲，不仅会减小其吸附驱动力，弱化其在固体颗粒表面的吸附，同时也降低了吸附后的空间位阻作用，因而难以充分发挥分散作用，分散效能偏低。

在高分子化学领域，随着聚合技术的发展，各种复杂的分子结构，如嵌段、星型、超支化等聚合物已经成功应用于Al₂O₃、油墨、聚合物乳液等体系的分散。在这些新型结构的聚合物中，嵌段结构共聚物的研究备受关注，它是一类结构高度规整的聚合物，与无规结构共聚物相比，其最大的优点在于每条分子链的组成与结构高度一致，分子结构清晰明确，且共聚单体和功能基团的排列顺序可精确调控，从而能大幅度提升其性能。近年来，越来越多的研究者开始关注嵌段聚合物作为分散剂的应用研究。Bouhamed等使用可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)合成出了结构可控的聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-b-聚聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(P(AMPS-b-MPEG))双嵌段共聚物，研究了其在Al₂O₃表面的吸附和分散性能(BouhamedH.,BoufiS.,MagninA.,Dispersionofaluminasuspensionusingcomb-likeanddiblockcopolymersproducedbyRAFTpolymerizationofAMPSandMPEG,J.ColloidInterf.Sci.,2007,312(2):279-291)。Lee等报道了采用RAFT聚合技术制备了聚苯乙烯-b-聚4-乙烯基吡啶两嵌段聚合物(P(S-b-4VP))，并将其用于聚合物微球的分散体系，效果显著(LeeJ.M.,LeeB.H.,ChoeS.,Theeffectofpolystyrene-block-poly(4-vinylpyridine)preparedbyaRAFTmethodinthedispersionpolymerizationofMMA,Polymer,2006,(47):3838-3844)。王文平等采用原子转移自由基聚合(ATRP)法合成了ABA三嵌段结构共聚物，再通过酯交换接枝聚乙二醇单甲醚侧链，制备得到了嵌段结构的聚羧酸类高效减水剂，初步考察了其对水泥颗粒的分散能力(王文平，朱国军，成立强等，ATRP法合成聚羧酸类高效减水剂，高分子材料科学与工程，2011,27(3):16-18)。专利文献CN103881039A报道了一种基于活性聚合的功能嵌段共聚物，并将其用于碳黑和有机颜料的分散。专利文献CN102027029A同样报道了一种采用RAFT聚合制备AB型嵌段聚合物的方法，将其用于涂料中作为分散剂。

然而，目前制备嵌段聚合物的方法主要还是通过活性自由基聚合方法而得，其中应用最广的为ATRP和RAFT活性自由基聚合方法。但是由于活性自由基聚合对聚合环境中的水、氧气等杂质非常敏感，对聚合试剂的纯度要求高，同时还需要在溶剂中进行，聚合条件非常苛刻，聚合转化率偏低，操作过程复杂，溶剂用量大，因而对于工业化来说比较困难，且采用昂贵的引发剂和链转移剂，造成成本大幅度增加，目前难以实现工业化。

发明内容

发明目的

本发明的一个目的是提供一种嵌段聚合物的制备方法，该方法操作过程简单，原料转化率高，目标产物分子结构可控可调，易于实现工业化，所制备的嵌段聚合物用作水泥分散剂分散效果好，且混凝土坍落度经时损失小。

本发明的另一个目的是提供所述嵌段聚合物作为水泥分散剂的应用。

发明概述

在本发明的第一方面，提供了一种嵌段聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)由化合物A顺序与化合物B、化合物C进行开环聚合反应，其中，

所述化合物A用通式(Ⅰ)表示：

式中R₁为C1～C5的烷基，m为1～10的整数；

所述化合物B用通式(Ⅰ)表示：

式中R₂为C1～C5的烷基；

所述化合物C用通式(Ⅲ)表示：

式中R₃为C1～C5的烷基，n＝10～25；

所述化合物B和化合物C的摩尔比为(0.5～3):1；

(2)使酯基水解，得到重均分子量为10000～30000的嵌段聚合物。

化合物A为端伯羟基的饱和醇醚，优选的，m＝1～3，所述化合物A具体优选为乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单戊醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丙醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单戊醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、三乙二醇单丙醚、三乙二醇单丁醚或三乙二醇单戊醚。

化合物B选自2,3-环氧丙酸甲酯、2,3-环氧丙酸乙酯、2,3-环氧丙酸丙酯、2,3-环氧丙酸丁酯、2,3-环氧丙酸戊酯中的任意一种。

化合物C为端环氧基烷基聚乙二醇，优选为端环氧基甲基聚乙二醇、端环氧基乙基聚乙二醇、端环氧基丙基聚乙二醇、端环氧基丁基聚乙二醇、端环氧基戊基聚乙二醇中的任意一种。化合物C分子中聚氧乙烯的加成数n为10～25，加成数太低，则导致最终产物的侧链太短，分散能力减弱；加成数太高，则在进行反应时，聚氧乙烯链对环氧基造成比较大的空间位阻作用，影响反应转化率，造成产物性能下降。更优选的，化合物C的分子量不大于1200。

化合物C的制备方法为精细化学领域公开成熟的方法，本领域技术人员可按照相关文献(郭丽梅等.精细化工，2005，22：108-111)方法进行制备，通常的制备方法为：由环氧氯丙烷和聚乙二醇单烷基醚在氢氧化钠和相转移催化剂存在下反应直接生成端环氧基烷基聚乙二醇。

所述嵌段聚合物重均分子量为10000～30000。分子量太低，则聚合物的初始分散能力降低；分子量太高，则聚合物的分散保持能力减弱，导致水泥基材料流动度损失加大。控制化合物A相对于化合物B和化合物C总摩尔数的比例，可以控制所得嵌段聚合物的分子量，优选步骤(1)中化合物A的摩尔数为化合物B和化合物C总摩尔数的1.5％～4％。

步骤(1)所述开环聚合反应为本领域技术人员熟知的反应类型，开环聚合反应的具体条件(如催化剂的选择)可由本领域技术人员结合所述目标产物嵌段聚合物的应用要求进行选择。优选的，所述开环聚合反应以金属钠、金属钾、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氢化钠、氢化钾、萘钠或萘钾作为催化剂，催化剂质量优选为化合物A、化合物B和化合物C总质量的0.1％～0.5％。更优选的，步骤(1)所述烷氧基化反应的具体方法为：在反应温度80～140℃、反应压力0～0.05MPa、无氧条件下进行开环聚合反应；化合物B和化合物C的加料时间均为4～8h，在化合物B和化合物C加料完毕后均保持恒温0.5～2h。

所述开环聚合反应必须在无氧的条件下进行，因参与开环聚合反应的物料都是沸点较高的液体，压力对该反应影响相对较小，优选采用先对体系抽真空处理，再采用气体保护的方式隔绝氧气，将体系压力调整至0～0.05MPa进行反应，保护气体优选为氮气、氦气、氖气或氩气。

所述开环聚合反应过程为放热反应，但仍然需要对反应温度进行合理控制，温度过低，则反应诱导期长，反应效率低；温度过高，副产物增多，导致产物颜色加深，分散性能降低。因此反应温度优选为80～140℃。化合物B和化合物C的加料时间优选为4～8h，加料速度过快，容易导致反应过于剧烈，温度不可控；加料速度过慢，则影响反应效率。

为了使反应更为充分，提高物料的利用率，在化合物B和化合物C加料完毕后，均恒温0.5～2h。

步骤(2)中水解达到基本完全的程度即可，以所得嵌段聚合物对于水泥分散的性能不再随着水解的进一步进行而出现明显增强为宜。这样既可以兼顾产品性能，也可以降低生产能耗。通常需要加入碱溶液进行水解，使酯基水解为羧酸基，碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾的水溶液或者氨水，碱溶液中所含碱的摩尔数为步骤(1)中加入化合物B的摩尔数的1.05～1.2倍。优选的，水解温度为60～90℃，水解时间为6～10h。为了提高产物使用的安全性，可以将水解产物进行中和。水解后加入常规的酸，如醋酸，将体系中和至pH值为6～8。由于中和对所得嵌段聚合物的分子量影响很小，本发明对之进行忽略。得到的产物可根据实际需要加水稀释至一定浓度。

本发明具体的操作过程为，将化合物A和催化剂一次性全部加料，升温后抽真空脱出体系中的空气，然后通入保护气体，维持反应压力，缓慢持续匀速加入定量化合物B进行反应，化合物B加料完毕后，继续恒温一定时间后，缓慢持续匀速加入定量化合物C进行反应，化合物C加料完毕后，继续恒温一定时间后，降温，加入碱溶液水解后，冷却中和稀释出料。

根据本发明的第二方面，提供了所述嵌段聚合物作为水泥分散剂的应用。

本发明所述的嵌段聚合物作为水泥分散剂可直接使用，也可以与消泡剂、引气剂、缓凝剂、增稠剂、减缩剂等功能型助剂或其它类型的聚羧酸超塑化剂按一定比例进行复配后使用，具体复配类型和比例，工程技术人员可根据实际工程需求通过试验后优选。

本发明所述嵌段聚合物的制备方法不需要采用昂贵的引发剂和复杂的反应体系，操作过程简单，反应过程可控，原料转化率高，并能实现工业化量产。所制备的嵌段聚合物可用作水泥分散剂，掺量一般为胶凝材料的0.1％～0.3％，减水率高达40％以上，且混凝土坍落度经时损失小，和易性优、粘度低，不粘稠板结，可泵性优，尤其在水泥适应性方面，较传统的无规结构聚合物分散剂具有显著的优势。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

本发明实施例中，转化率的测试采用LabTech的LC600高效液相色谱仪(HPLC)进行。测试条件为，色谱柱采用KromasilC18柱，流动相为CH₃OH/H₂O＝80/20(v/v)，流速为0.6ml/min，检测器为示差折光检测器，检测器温度35℃，进样量为20μl0.5％样品水溶液。

本发明实施例中，聚合物的重均分子量采用Agilent-1260凝胶渗透色谱仪(GPC)测定。测试条件为，凝胶柱：ShodexSB806+803两根色谱柱串联；洗提液：0.1MNaNO₃溶液；流动相速度：0.8ml/min；注射：20μl0.5％样品水溶液；检测器：示差折光检测器；标准物：聚乙二醇GPC标样(Sigma-Aldrich，分子量1010000,478000,263000,118000,44700,18600,6690,1960,628,232)。

本发明实施例中所使用的原料均为市售普通分析纯化学试剂。

化合物C的制备：

在带搅拌的三口烧瓶中加入0.5mol的环氧氯丙烷，0.2mol的氢氧化钠，0.005mol的相转移催化剂四正丁基硫酸氢铵，0.05mol的单烷基聚乙二醇，恒温60℃快速搅拌5h，过滤，滤液经减压蒸馏去除过量的环氧氯丙烷，产物经HPLC测试单烷基聚乙二醇的转化率为85％～90％，产物再采用硅胶柱层析法(乙酸乙酯为淋洗剂)进行分离提纯，得到纯度为大于99％的端环氧基烷基聚乙二醇(具体参数请见表1)。

表1所制备的端环氧基烷基聚乙二醇汇总

代码	名称	端基类型	n	分子量
					C-1	端环氧基甲基聚乙二醇	甲基	10.5	550
C-2	端环氧基乙基聚乙二醇	乙基	12.5	650
					C-3	端环氧基丁基聚乙二醇	丁基	24.3	1200
C-4	端环氧基甲基聚乙二醇	甲基	16.2	800
					C-5	端环氧基丙基聚乙二醇	丙基	17.8	900
C-6	端环氧基甲基聚乙二醇	甲基	23.0	1100

实施例1

化合物A的摩尔数为化合物B和化合物C总摩尔数的4％，化合物B与化合物C的摩尔数比为0.505:1。

在带有搅拌的干燥的2L反应器中，加入12.12g乙二醇单甲醚，1.61g金属钠，搅拌至金属钠完全溶解，密封反应器。重复如下操作两次：抽真空后氮气置换至压力为0.01MPa。然后开启搅拌并升温至80～100℃后，保持反应压力为0～0.05MPa，向反应器中连续缓慢匀速滴加136.5g环氧丙酸甲酯，加料时间为4h，同时保持反应温度80～100℃；加料结束后，继续恒温保持0.5h，然后向反应器中连续缓慢匀速滴加1457.5g化合物C-1，加料时间为5h，同时保持反应温度80～100℃；加料结束后，继续恒温保持1h，开环聚合反应结束。降温至60℃，加入187.36g浓度为30％的氢氧化钠水溶液，继续恒温搅拌6h，冷却后用醋酸中和至pH值为7左右，并加水稀释至固含量为40％，得嵌段聚合物BP-1，GPC测试重均分子量为10500，多分散指数(以下简称PDI)＝1.21。

实施例2

化合物A的摩尔数为化合物B和化合物C总摩尔数的2.1％，化合物B与化合物C的摩尔数比为0.806:1。

在带有搅拌的干燥的2L反应器中，加入7.45g乙二醇单乙醚，3.99g甲醇钠，搅拌至甲醇钠完全溶解，密封反应器。重复如下操作两次：抽真空后氮气置换至压力为0.02MPa。然后开启搅拌并升温至100～120℃后，保持反应压力为0～0.05MPa，向反应器中连续缓慢匀速滴加211.49g环氧丙酸乙酯，加料时间为6h，同时保持反应温度100～120℃；加料结束后，继续恒温保持1h，然后向反应器中连续缓慢匀速滴加1378.5g化合物C-2，加料时间为8h，同时保持反应温度100～120℃；加料结束后，继续恒温保持2h，开环聚合反应结束。降温至90℃，加入374.36g浓度为30％的氢氧化钾水溶液，继续恒温搅拌8h，冷却后用醋酸中和至pH值为7左右，并加水稀释至固含量为40％，得嵌段聚合物BP-2，GPC测试重均分子量为20100，PDI＝1.18。

实施例3

化合物A的摩尔数为化合物B和化合物C总摩尔数的1.5％，化合物B与化合物C的摩尔数比为2.5:1。

在带有搅拌的干燥的2L反应器中，加入6.36g二乙二醇单甲醚，2.37g氢化钠，搅拌至氢化钠完全溶解，密封反应器。重复如下操作两次：抽真空后氮气置换至压力为0.01MPa。然后开启搅拌并升温至90～110℃后，保持反应压力为0～0.05MPa，向反应器中连续缓慢匀速滴加363.6g环氧丙酸丁酯，加料时间为8h，同时保持反应温度90～110℃；加料结束后，继续恒温保持2h，然后向反应器中连续缓慢匀速滴加1212.3g化合物C-3，加料时间为4h，同时保持反应温度90～110℃；加料结束后，继续恒温保持0.5h，开环聚合反应结束。降温至80℃，加入345.29g浓度为35％的氢氧化钠水溶液，继续恒温搅拌10h，冷却后用醋酸中和至pH值为7左右，并加水稀释至固含量为40％，得嵌段聚合物BP-3，GPC测试重均分子量为29800，PDI＝1.25。

实施例4

化合物A的摩尔数为化合物B和化合物C总摩尔数的1.7％，化合物B与化合物C的摩尔数比为1.55:1。

在带有搅拌的干燥的2L反应器中，加入14.47g三乙二醇单丁醚，8.52g氢化钠，搅拌至氢化钠完全溶解，密封反应器。重复如下操作两次：抽真空后氮气置换至压力为0.01MPa。然后开启搅拌并升温至120～130℃后，保持反应压力为0～0.05MPa，向反应器中连续缓慢匀速滴加396.74g环氧丙酸戊酯，加料时间为7h，同时保持反应温度120～130℃；加料结束后，继续恒温保持0.5h，然后向反应器中连续缓慢匀速滴加1296g化合物C-4，加料时间为8h，同时保持反应温度120～130℃；加料结束后，继续恒温保持1.5h，开环聚合反应结束。降温至70℃，加入506.22g浓度为30％的氢氧化钾水溶液，继续恒温搅拌6h，冷却后用醋酸中和至pH值为7左右，并加水稀释至固含量为40％，得嵌段聚合物BP-4，GPC测试重均分子量为24600，PDI＝1.20。

实施例5

化合物A的摩尔数为化合物B和化合物C总摩尔数的2.5％，化合物B与化合物C的摩尔数比为3.0:1。

在带有搅拌的干燥的2L反应器中，加入16.58g二乙二醇单丙醚，2.85g乙醇钠，搅拌至乙醇钠完全溶解，密封反应器。重复如下操作两次：抽真空后氮气置换至压力为0。然后开启搅拌并升温至100～110℃后，保持反应压力为0～0.05MPa，向反应器中连续缓慢匀速滴加342.72g环氧丙酸甲酯，加料时间为4.5h，同时保持反应温度100～110℃；加料结束后，继续恒温保持1.5h，然后向反应器中连续缓慢匀速滴加1064g化合物C-5，加料时间为5h，同时保持反应温度100～110℃；加料结束后，继续恒温保持1h，开环聚合反应结束。降温至60℃，加入515.2g浓度为30％的氢氧化钠水溶液，继续恒温搅拌9h，冷却后用醋酸中和至pH值为7左右，并加水稀释至固含量为40％，得嵌段聚合物BP-5，GPC测试重均分子量为13200，PDI＝1.18。

实施例6

化合物A的摩尔数为化合物B和化合物C总摩尔数的2.2％，化合物B与化合物C的摩尔数比为2.8:1。

在带有搅拌的干燥的2L反应器中，加入14.4g三乙二醇单甲醚，6.21g甲醇钾，搅拌至甲醇钾完全溶解，密封反应器。重复如下操作两次：抽真空后氮气置换至压力为0.01MPa。然后开启搅拌并升温至130～140℃后，保持反应压力为0～0.05MPa，向反应器中连续缓慢匀速滴加382.2g环氧丙酸丙酯，加料时间为6.5h，同时保持反应温度130～140℃；加料结束后，继续恒温保持2h，然后向反应器中连续缓慢匀速滴加1155g化合物C-6，加料时间为7.5h，同时保持反应温度130～140℃；加料结束后，继续恒温保持2h，开环聚合反应结束。降温至85℃，加入614.66g浓度为30％的氢氧化钾水溶液，继续恒温搅拌7h，冷却后用醋酸中和至pH值为7左右，并加水稀释至固含量为40％，得嵌段聚合物BP-6，GPC测试重均分子量为17900，PDI＝1.22。

比较例1

在带有搅拌的干燥的2L反应器中，加入12.12g乙二醇单甲醚，1.61g金属钠，搅拌至金属钠完全溶解，密封反应器。重复如下操作两次：抽真空后氮气置换至常压。然后开启搅拌并升温至80～100℃后，向反应器中同时匀速滴加136.5g环氧丙酸甲酯和1457.5g分子量为550的端环氧基甲基聚乙二醇，加料时间为4h，同时保持反应温度80～100℃。加料结束后，继续恒温保持1h，降温至60℃，加入187.36g浓度为30％的氢氧化钠水溶液，继续恒温搅拌6h，冷却后用醋酸中和至pH值为7左右，并加水稀释至固含量为40％，得无规聚合物RP-1，GPC测试重均分子量为11500，PDI＝1.28。

比较例2

在带有搅拌的干燥的2L反应器中，加入14.47g三乙二醇单丁醚，8.52g氢化钠，搅拌至氢化钠完全溶解，密封反应器。重复如下操作两次：抽真空后氮气置换至常压。然后开启搅拌并升温至80～90℃后，向反应器中同时匀速滴加396.74g环氧丙酸戊酯和1296g分子量为800的端环氧基甲基聚乙二醇，加料时间为8h，同时保持反应温度80～90℃。加料结束后，继续恒温保持1.5h，降温至70℃，加入506.22g浓度为30％的氢氧化钾水溶液，继续恒温搅拌6h，冷却后用醋酸中和至pH值为7左右，并加水稀释至固含量为40％，得无规聚合物RP-2，GPC测试重均分子量为25500，PDI＝1.26。

评价实施例1～6制备的嵌段聚合物水泥分散剂BP-1～6及比较例1～2制备的无规聚合物分散剂RP-1～2对水泥的初始分散性及分散保持性等相关性能，参照国家标准GB8076-2008《混凝土外加剂》相关规定执行。试验在20℃环境下进行，试验水泥采用江南小野田P.Ⅱ52.5水泥，固定外加剂掺量，调整用水量使新拌混凝土初始坍落度为21±1cm。聚合物的掺量为纯固体掺量，以胶凝材料的总质量为基准计算。试验结果见表2。

表2.聚合物对新拌混凝土性能的影响

从表2所示结果可以看出，与使用比较例1和比较例2制备的无规聚合物分散剂RP-1和RP-2相比，使用实施例1～6所制备的嵌段聚合物BP-1～6在相同的掺量条件下，其混凝土减水率明显高于RP-1和RP-2。嵌段结构的BP-4聚合物，其掺量为0.3％时，减水率高达45.4％，而无规结构的RP-2聚合物，相同掺量为0.3％时，减水率仅为34.5％，远远低于嵌段结构聚合物的分散性能。从60min的混凝土坍落度保持性能来看，相同掺量条件下，嵌段聚合物作为水泥分散剂的坍落度保持能力远远优于无规结构的聚合物。

评价实施例1～6制备的嵌段聚合物水泥分散剂BP-1～6及比较例1～2制备的无规聚合物分散剂RP-1～2在不同水泥中的适应性，以相同折固掺量(小野田水泥中掺量为0.12％；海螺水泥中掺量为0.13％；鹤林水泥中掺量为0.15％；华新水泥中掺量为0.16％；台泥水泥中掺量为0.18％)条件下的初始净浆流动度进行对比，试验方法参照国家标准GB8076-2008《混凝土外加剂》相关规定执行。试验中使用了以下水泥：

1.江南小野田水泥有限公司生产的P·Ⅱ52.5水泥(以下简称小野田P·Ⅱ52.5)；

2.马鞍山海螺水泥有限责任公司生产的P·O42.5水泥(以下简称海螺P·O42.5)；

3.江苏鹤林水泥有限公司生产的P·O42.5水泥(以下简称鹤林P·O42.5)；

4.华新水泥(南通)有限公司生产的P·Ⅰ42.5水泥(以下简称华新P·Ⅰ42.5)；

5.江苏句容台泥水泥有限公司生产的P·O42.5R水泥(以下简称台泥P·O42.5R)。

结果如表3所示。

表3.聚合物在不同水泥中的净浆流动度(mm)

从表3可以看出，采用实施例1～6所制备的嵌段聚合物BP-1～6在五种不同的水泥中，初始净浆流动度波动较小，表现出较优异的水泥适应性；而采用比较例1和比较例2制备的无规聚合物分散剂RP-1和RP-2，在与嵌段聚合物相同的掺量条件下，在不同的水泥中，初始净浆流动度波动较大，小野田水泥中表现出较高的初始分散性能，但是在台泥水泥中，则初始分散性能大幅度降低，可见对不同水泥的适应性较差。

Claims

1.一种嵌段聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述化合物A用通式(Ⅰ)表示：

式中R₁为C1～C5的烷基，m为1～10的整数；

所述化合物B用通式(Ⅰ)表示：

式中R₂为C1～C5的烷基；

所述化合物C用通式(Ⅲ)表示：

式中R₃为C1～C5的烷基，n＝10～25；

所述化合物B和化合物C的摩尔比为(0.5～3):1；

(2)使酯基水解，得到重均分子量为10000～30000的嵌段聚合物。

2.如权利要求1所述的嵌段聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述开环聚合反应以金属钠、金属钾、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氢化钠、氢化钾、萘钠或萘钾作为催化剂，催化剂质量优选为化合物A、化合物B和化合物C总质量的0.1％～0.5％。

3.如权利要求2所述的嵌段聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述开环聚合反应的具体方法为：在反应温度80～140℃、反应压力0～0.05MPa、无氧条件下进行开环聚合反应；化合物B和化合物C的加料时间均为4～8h，在化合物B和化合物C加料完毕后均保持恒温0.5～2h。

4.如权利要求1所述的嵌段聚合物的制备方法，其特征在于，m＝1～3。

5.如权利要求1～4中任一项所述的嵌段聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中加入碱溶液进行水解，碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾的水溶液或者氨水，碱溶液中所含碱的摩尔数为步骤(1)中加入化合物B的摩尔数的1.05～1.2倍。

6.如权利要求5所述的嵌段聚合物的制备方法，其特征在于，水解温度为60～90℃，水解时间为6～10h。

7.如权利要求1～4中任一项所述的嵌段聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，水解后将反应产物中和至pH值为6～8。

8.如权利要求1～4中任一项所述的嵌段聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中化合物A的摩尔数为化合物B和化合物C总摩尔数的1.5％～4％。

9.如权利要求1～4中任一项所述的嵌段聚合物的制备方法，其特征在于，所述化合物C的分子量不大于1200。

10.权利要求1～9中任一项制备方法所得嵌段聚合物作为水泥分散剂的应用。