高保塑聚羧酸合成及应用

高保塑聚羧酸高性能减水剂的 合成及保塑性能探讨 逄鲁峰1，周新新1，刘冰2，常青山2 (1．山东建筑大学；2．山东华迪建筑科技有限公司) 摘要：本文根据高分子设计原理，从合成大单体的组分及比例、合成温度、物料的反 应浓度、改性荆的使用及掺加方式等方面对聚羧酸减水剂的保塑性能进行探讨。通过试验合 成条件的改变以及改性荆的掺加优化减水剂的合成工艺，得到高保塑性聚羧酸减水剂HSP， 与国内外同类产品比较，有较高的减水效果和较好的保塑效果。 关键词：聚羧酸减水剂；保塑性；合成工艺；改性剂；水泥净浆流动度 0前言 聚羧酸系减水剂是一类分子中含有羧基接枝共聚物的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面活性剂，其独特的分子结构使 其具有许多独特的优点，如低掺量(0．15％～0．25％)、高减水率、早期强度增长显著、保 坍性能好、不缓凝、对混凝土的干缩影响较小、使用效果不受掺加顺序影响等。但是在实际 应用过程中聚羧酸的使用中还存在许多问题，比如与一些水泥的适应性非常不好，表现为有 时混凝土的坍落度损失特别严重。 聚羧酸减水剂的保塑性能与其分子结构有很大的关系，如分子的结构组成、分子中各个基 团的分布及摩尔分数、相对分子质量大小及分布等。而这些都与减水剂的合成因素有很大关 系，比如原材料的配料比例、引发剂的种类以及引发温度、链转移剂的种类及数量、投料方式 及反应时间等。在聚羧酸减水剂的使用过程中通常会使用改性剂来改善减水剂的各种性能。 本文从合成大单体的组分及比例、合成温度、物料的反应浓度等方面对减水剂的保塑性 能进行探讨。并将合成出的外加剂与几种改性组分进行复合，研究对聚羧酸减水剂的保塑性 的影响，并据此优化高保塑聚羧酸减水剂的合成工艺，得到高保塑性聚羧酸减水剂HSP。 1试验部分 1．1 原材料 聚7,--醇单甲醚甲基丙烯酸酯(MPEGMAA)(相对分子质量1500)、烯丙基聚醚 逢鲁峰(1964．6--)，山东建筑大学教授．山东建筑大学土木工程学院。250101，13306040619。 _姆 f=、{高保塑聚羧酸高性能减水剂的合成及保塑性能探讨／137 (APEG)(相对分子质量1500)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)、甲基丙烯酸(MAA)、引发剂。 改性剂：糖类改性剂A、B、C，胺类改性剂D。 水泥：山水P．042．5。 1．2试验 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 (1)聚羧酸减水剂的合成。在四口瓶中加入总量的一定比例的水，加入APEG，升温至 50℃左右，待单体完全溶解后加入MAS，保温反应20rain，用剩余的水分将引发剂和共聚 单体(MPEGMAA、MAA)溶解配成引发剂溶液和单体溶液，升温至80℃氮气保护下于3h 左右将单体溶液滴加完毕，引发剂溶液在3．5h内滴加完毕。然后升温至85℃保温反应 1．5h，降温中和即得聚羧酸溶液。 (2)减水剂的性能检测。水泥净浆试验根据GB／T8077--2000《混凝土外加剂匀质性 试验方法》，测试不同配方所合成的减水剂和水泥净浆流动度。称取300g水泥，加入一定 量的外加剂(聚羧酸折固掺量均为水泥质量的0．2％)及87g水(其中包括外加剂中所含 的水)。 2试验结果讨论 2．1大单体对减水剂保塑性能的影响 大单体对减水剂保塑性的影响比较大，通过侧链的聚氧乙烯链来提供空间位阻以达到减 水和保塑的效果。表1通过调整单体的组分和比例，来研究单体对减水剂保塑性能的影响。 表I单体物质的量之比不同时的净浆试验结果 单体的比例 净浆流动度／nun (物质的量之比) 初 始 1 h AT：MT=O：1 250 100 AT：MT=2：3 230 180 AT：MT=1：1 210 185 AT：MT=3：2 230 200 AT：MT=l：0 190 160 从表1的试验数据可以看出，随着醚类大单体物质的量之比的减小，初始流动度值有减 小的趋势，当MPEGMAA：APEG=3：2时，1h的净浆流动值最大，酯类单体物质的量之比 再增加，初始净浆值变小，并且1h的净浆流动度值也变小。 138／混凝土外加剂及其应用技术新进展口蠊_ 2．2引发反应温度对减水剂保塑性能的影响(表2) 表2引发反应温度不同时净浆试验结果 净浆流动度／mm 引发反应温度／℃ 初 始 l h 60 200 100 70 ’ 220 150 80 250 230 90 240 190 loo 200 160 120 180 80 表2数据显示，当温度为80℃时，减水剂的保塑效果最好，温度太低时减水剂的保塑 效果不好。原因主要是温度较低时，引发剂速率较慢，合成反应进行不充分；而当温度太高 时，甲基丙烯酸容易发生自聚，因此对保塑效果起作用的一COO一相对比例就小，影响保塑 效果。 2．3 物料反应浓度对减水剂保塑性能的影响(表3) 表3物料浓度不同时净浆试验结果 净浆流动度／mm 低水／引发剂水／共聚单体溶解水 初 始 l h 40％／20％／40％ 150 45％／10％／45％ 200 150 60％／10％／30％ 250 230 65％／5％／30％ 240 170 70％／5％／25％ 200 110 通过改变在反应瓶中加水的量以及引发剂与共聚单体中水的比例来改变物料的反应浓 度，可以看出改变三部分水的比例，即改变了物料的反应浓度，当低水与溶解引发剂所用水 及溶解单体所用水的比例为60％／10％／30％时，减水剂的保塑性能最好。 3改性组分对减水剂保塑性能的影响 3．1 物理复合改性组分对减水剂保塑性能的影响 聚羧酸减水剂在使用过程中一般会通过复配各种改性组分来满足工程需求，并且常通过 一勰 口高保塑聚羧酸高性能减水剂的合成及保塑性能探讨／139 添加缓凝组分来控制混凝土的保塑性。文中通过掺加糖类缓凝组分A、B、C和胺类缓凝组 分D来探讨其对减水剂保塑效果的影响，见表4。 表4不同改性保塑剂的净浆试验结果 净浆流动度／nun 保塑剂 初 始 1 h 240 150 A 230 180 B 240 140 C 250 150 D ’ 250 220 通过表4可以看出，胺类缓凝组分D能显著提高减水剂的保塑性能，而A、B、C糖类 缓凝组分则与聚羧酸的复合效果不好，特别是B，与减水剂的相容性效果不好。 ‘ 3．2 D改性剂的掺加方式不同对减水剂保塑性能的影响 ’， 选用与减水剂复合效果较好的改性剂D通过改变添加方式来研究其对减水剂保塑性能 的影响，见表5。， ， 表5 改变改性剂D掺加方式的净浆试验结果 净浆流动度／mm 改性剂掺加方式 初 始 l h 物理复配 250 220 引发期间滴加 260 260 ， 保温期间滴加 240 220 引发期间一次加入 250 ’ 230 ● 保温期间一次加入 250 220 从表5的试验结果可以看出，对于改性剂D在引发期间滴加时，可以得到较好的保塑 效果，lh净浆流动度没有损失；而在保温期间滴加、一次加入及引发期间一次加入都与物 理复合效果差不多。 4高保塑性聚羧酸减水剂HSP的研制与性能 综合各因素对减水剂保塑性能的影响，优化减水剂的合成工艺，确定酯类单体与醚类单 体物质的量之比为MT：AT=3：2，引发反应温度为80℃，物料反应浓度为低杉引发剂溶解 杉共聚单体溶解水=60％／10％／30％，并将胺类改性剂D在引发期间滴加，最终合成出高 保塑性聚羧酸减水剂HSP，将其与国内外同类产品比较，见表6。 140／混凝土外加剂及其应用技术新进展口瘸IIII 表6 HSP高性能减水剂与市场品牌产品性能对比试验结果 净浆流动度／mm 聚羧酸减水剂 初 始 l h 国外知名品牌1 270 250 国外知名品牌2 260 240 HSP 260 250 国内知名产品1 250 150 国内知名产品1 260 175 从表6的试验结果可以看出，HSP与国际国内产品相比减水效果好，并且保塑性能 优异。 5结论 (1)通过改变合成工艺条件对减水剂保塑性能的影响试验，得到单体物质的量之比为 AT：MT=3：2，引发反应温度为80℃，物料反应浓度为低水／引发剂溶解杉共聚单体溶解 水=60％／10％／30％时聚羧酸减水剂的保塑性能比较好。 (2 塑效果 (3 (4 通过物理复配试验得出，使用胺类改性剂D时，可以使聚羧酸减水剂有较好的保 通过改变改性剂D的添加方式，得出在引发剂添加期间滴加的保塑效果最好。 最终得到的产品HSP与国内外同类产品相比，有较好的减水和保塑效果。 参考文献 [1]刘营国，常建国，姚志光，等．浅析聚羧酸减水剂的性能和应用[J]．科技情报开发与经济，2008， 18(2)． [2]郑国峰，刘永生，魏统卫，等．聚羧酸高效减水剂保坍能力的初步探讨[J]：化学建材，2007， 23(1)．