常温低温低成本高减水率聚羧酸减水剂的合成研究.doc

常温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:在常温（2025 ）条件下，采用甲基烯丙基聚醚单体，通过适当的引发体系与其他小分子单体进行自由基共聚合，合成了聚羧酸系减水剂 (PC)。研究结果表明,常温合成的聚羧酸减水剂(PC)与高温（65）条件下合成的聚羧酸减水剂 (PG)性能相近。本合成方法，无需加热，可减少蒸汽用量，节约能源，降低生产成本。关键词：聚羧酸减水剂；常温；低成本；引发剂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。目前聚羧酸减水剂大多采用自由基聚合，使用合适的引发剂在6080条件下合成得到。合成过程中需要加热，使用煤炭加热不仅耗能，还会带来环境污染问题；而使用太阳能等加热会使投资成本过大。因此低温或常温合成聚羧酸减水剂具有十分重要的意义。1实验部分1.1 原材料甲基烯丙基聚醚，工业品；丙烯酸，化学纯；马来酸酐，化学纯；双氧水，分析纯；引发剂，化学纯；去离子水，工业品；氢氧化钠，分析纯。聚羧酸减水剂PG，市售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 常温条聚羧酸系减水剂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，在 2025时，同时滴加丙烯酸和马来酸酐水溶液和引发剂水溶液，23 h滴加完。反应结束，边搅拌边加入定量的 30%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 聚羧酸系减水剂对水泥净浆的影响表1 水泥净浆实验减水剂样品水泥样品净浆(0h)mm净浆(1h)mmPC大地265255PG大地260245PC同力230210PG同力240220PC天瑞300320PG天瑞285295表1为不同减水剂的水泥净浆实验，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，低温合成的聚羧酸减水剂对水泥有很好的适应性，净浆中的流动性与市售高温合成的聚羧酸减水剂性能相近，甚至有所超过。2.2 减水剂对水泥砂浆的影响由表 2 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,而且PC与PG在砂浆中的减水效果相近。表2 减水剂水泥砂浆实验减水剂样品掺量（%）减水率(%)PC0.111.5PG0.112.3PC0.227.3PG0.226.8PC0.334.6PG0.335.12.3 聚羧酸系减水剂对混凝土的影响表3是不同减水剂对混凝土实验结果。由表3可以看出，随着减水剂PC掺量的增加,混凝土的用水量逐渐减少，当减水剂0.25%以上时,混凝土坍落度1 h基本不损失,而且混凝土抗压强度较空白有很大提高，28天抗压强度可提高 100%。常温合成聚羧酸减水剂与高温合成减水剂在混凝土中的应用性能相近。表2 减水剂对混凝土影响减水剂掺量%用水量kg/m3坍落度0h 1h抗压强度MPa3d 28dPC0.1200220 21023.8 45.6PG0.1200230 22024.1 46.8PC0.2180235 21539.0 64.5PG0.2180240 21538.8 64.3PC0.3160280 26043.3 70.2PG0.3160275 25543.6 70.7空白240200 17010.2 32.13 结 论（1）在低温（2025 ）条件下，选用甲基烯丙基聚醚、丙烯酸等小分子单体合成了聚羧酸高性能减水剂。实验表明常温合成的聚羧酸系减水剂高温条件下合成的市售聚羧酸系减水剂性能相近。（2）常温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、增强效果好等优点，完全可以替代高温合成样品。（3）该低温合成方法工艺简单，原料易得，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)：260326123 王凌