低温高适应性高保塌抗泥型聚羧酸减水剂的合成研究.doc

低温高适应性抗泥型聚羧酸高效减水剂的合成研究 本文作者单位：郑州大学;TE 要:在低温（45）条件下，采用甲基烯丙基聚醚(TPEG)单体、丙烯酸及其酯类单体，以及自制功能单体，通过适当的引发体系进行自由基共聚合，合成了聚羧酸系减水剂。研究结果表明,低温合成的聚羧酸减水剂具有高适应、高保塌以及抗泥的特点，能有效解决砂石含泥量高的问题。本合成方法经多家合成母液厂家证明：工艺简单，温度低，时间短，效率高，生产成本较低。关键词：聚羧酸减水剂；低温聚合；功能单体0引言混凝土减水剂是混凝土工业最重要的助剂，发展历程可分为3代：第一代减水剂( 20世纪30年代): 木质素磺酸盐类及松香酸钠、硬脂酸皂类等减水剂。其减水率低, 有一定缓凝和引气作用, 掺量过多会严重影响混凝土性能。第二代减水剂( 20世纪60年代): 萘系、三聚氰胺系等减水剂。其减水率高, 不引气、不缓凝, 增强效果好, 掺量过大对混凝土性能影响不大, 但时添加这类减水剂的混凝土坍落度损失大, 而且所用的萘、甲醛、三聚氰胺等原料对人体及环境有害。第三代减水剂( 20世纪80年代): 聚羧酸系减水剂。其具有掺量低, 减水率高, 混凝土坍落度损失小且不引起明显缓凝, 水泥适应性好, 有害成分含量低, 适宜配制高性能混凝土等特点。聚羧酸系减水剂由于具有显著的优点, 目前已成为综合性能最优、应用前景最好的混凝土减水剂。但是，聚羧酸系减水剂在实际应用的过程中，出现了适应性差，对泥土敏感，因而保塌性差，混凝土状态差等缺点。针对此类问题，不少研究者提出了很多解决方案。诸如添加一些表面活性剂，甚至大单体、聚乙二醇等使泥土优先吸附这些表面活性剂；或者拌合混凝土的时候大量添加缓凝材料；甚至有些地方回到脂肪族和萘系减水剂老路上去了。这些方法要么在开倒车，要么不能从根本上解决聚羧酸减水剂适应性差、对泥土敏感的问题。笔者认为，只有从母液的合成上下功夫，通过引入功能单体有望能从根本上解决此问题。本文尝试通过适当的催化引发体系，在聚羧酸大分子主链上引入功能单体合成高适应性、对泥土敏感度低的聚羧酸母液。1实验部分1.1 原材料甲基烯丙基聚醚(TPEG)，工业品；丙烯酸，化学纯；马来酸酐，化学纯；功能单体，自制；双氧水，分析纯；引发剂，自制；巯基丙酸，工业品；去离子水，工业品；高岭土，工业品；膨润土，工业品；氢氧化钠，分析纯。1.2 主要仪器及设备三口烧瓶，温度计，烧杯，吸管电动搅拌器，分析天平，水泥净浆搅拌机，水泥胶砂搅拌机，混凝土搅拌机1.3 实验步骤1.3.1 聚羧酸系减水剂PC的合成往三口烧瓶中加入计量的去离子水，甲基烯丙基聚醚，马来酸酐，双氧水，升温至45，待固体完全溶解后，同时滴加丙烯酸水溶液和引发剂水溶液，23 h滴加完毕。反应结束，温度降至常温，边搅拌边加入预先配置好的30%浓度的碱液，调节pH 值=78，得到固含量为40%的聚羧酸系减水剂。1.3.2 产品性能测试按 GB/T 80772000混凝土外加剂匀质性试验方法中规定的方法分别测定水泥净浆流动度和水泥砂浆减水率；按 GB 80761997混凝土外加剂中规定的试验方法分别测定混凝土坍落度和混凝土抗压强度。2 结果与讨论2.1 合成样品对水泥净浆的影响表1 不同品牌水泥净浆实验水泥样品净浆(0h)mm净浆(1h)mm大地260240同力230220天瑞280260天山260230山水300320冀东285295表1为不同水泥的净浆实验，水灰比为0.27，减水剂掺量为水泥质量的0.2%。从表中可以看出，合成的聚羧酸减水剂对水泥有很好的适应性，净浆中的流动性与保塌性均较好。表2 泥土含量对水泥净浆实验的影响泥土掺量%净浆(0h)mm净浆(1h)mm0280260128026022702404260240825022010210160表2为泥土含量对水泥净浆的影响。泥土用高岭土和膨润土的混合物代替(高岭土和泥土的质量比为1:1)。从表中可以看出，随着高岭土含量的提高，净浆初始和1h后的流动度均随之减少。但是在泥土的含量达到8%时，初始仍然能达到250mm，1小时后能达到220mm。2.2 减水剂对水泥砂浆的影响由图1可以看出，随着掺量的增加,减水剂在砂浆中的减水率也逐渐提高。在减水剂用量为0.2%时，减水率达27%。图1 减水剂掺量对砂浆减水率的影响2.3 聚羧酸系减水剂对混凝土的影响表3是减水剂对混凝土实验结果。由表3可以看出，泥土掺量的增加,混凝土坍落度损失逐渐加大，但是在泥土掺量达8%的条件下，初始和1 h坍落度分别为220mm和210mm，基本不损失,说明保塌效果很好。而且混凝土抗压强度损失较小。表3 减水剂对混凝土影响泥土掺量%坍落度0h 1h抗压强度MPa3d 28d0250 25038.8 64.31250 25038.6 65.32245 24039.0 64.54240 23038.1 63.38220 21037.0 62.510190 17536.8 62.33 结 论（1）在低温（45 ）条件下，选用自制的功能单体合成了聚羧酸高性能减水剂。实验表明低温合成的聚羧酸系减水剂完全可以替代高温合成样品（2）合成的聚羧酸系减水剂具有掺量少、减水率高、保坍性好、水泥适应性广、抗泥效果好等优点。（3）该低温合成方法工艺简单，原料低廉易得，可控，环保并且能够降低生产成本。参考文献1 G1endJenniferALewisCompolymer arcIlitectul Effects on theRheological property evolution of concend cement suspensionsJAmCeramSoc2004，87(9)：164316522 Poe，eta1Enhanced Coil Expallsion apobrIller ColpkxationOf Linear Poly(methacrylic acid) Containing Poly(ethylene glycol)GraftsMacromolecules2004，37(7)：26