综合实验三指导书2016脂肪族减水剂(1)重点

1、脂肪族减水剂合成与性能分析1实验目的：培养学生实际动手能力，提高学生分析问题解决问题能力；加深有机化学理论教学中聚合物的合成与应用的理解，了解混凝土化学助剂种类及应用，提高对本专业学习兴趣。2脂肪族减水剂合成原理：减水剂种类较多，传统有木质磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物，近年来发展应用较多的脂肪族减水剂、氨基减水剂、聚羧酸盐减水剂，其中脂肪族减水剂具有：一种绿色高效减水剂本产品不污染环境，不损害人体健康。对水泥适用性广，对混凝土增强效果明显，坍落度损失小，低温无硫酸钠结晶现象，广泛用于配制泵送剂、缓凝、早强、防冻、引气等各类个性化减水剂，也可以与萘系减水剂、氨基减水剂、聚羧酸减水剂复合使用。脂肪族

2、类高效减水剂是一种磺化丙酮甲醛缩合物(简称SAF)，是近来发展较快的一种新型高效减水剂，具有生产工艺简单、周期短，常压反应，生产和使用过程对环境无污染；对水泥分散性好、减水率高，混凝土坍落度经时损失小、耐久性好等优点，具有极高的研究和推广价值。SAF的合成工艺主要采用丙酮的磺化反应及与甲醛的缩合反应。原料配比、反应温度和pH值是影响SAF性能的主要因素。脂肪族高效减水剂是高分子磺化合成的羰基焦醛。是以甲醛、丙酮、亚硫酸钠（磺化试剂）为主要原料。脂肪族减水剂合成反应方程式：（1）交叉羟醛缩合反应：在碱性介质中，有-氢的丙酮易产生烯醇负离子，无-氢的甲醛的羰基提供碳正离子，它们反应生成羟甲基丙酮。

3、（2）酮的亲核加成反应：（3）缩合反应3. 性能检测方法合成产物磺化丙酮甲醛缩聚物对水泥的分散效果用水泥净浆流动度来衡量与减水率：（1）水泥净浆流动度的测定：根据国家标准GB/T8077-2000规定，结合相关文献介绍，采用以下方法检测水泥净浆流动度：在水泥净浆搅拌机中，加入称好的水泥、外加剂和水进行搅拌。将搅拌好的净浆注入截锥圆模内，提起截锥圆模，测定水泥净浆在玻璃平面上自由流淌的最大直径。试验过程： （1）称取：水泥 200g , 水 70g ，减水剂掺量 3%水泥量（6克） 。（2）将玻璃板放置在水平位置，用湿布抹擦玻璃板、截锥圆模、搅拌器及搅拌锅，使其表面湿而不带水渍。将截锥圆模放在玻

4、璃板的中央，用湿布覆盖。（3）称取水泥200g，倒入搅拌器内。加入推荐掺量的外加剂及70g水，搅拌3min。（4）将拌好的净浆迅速注入截锥圆模内，用刮刀刮平，将截锥圆模按垂直方向提起，同时开启秒表计时，任水泥净浆在玻璃板上流动，30s后用直尺，量取流过部分互相垂直的两个方向的最大直径，取平均值作为水泥净浆流动度。（5）试验结果处理：取平均值作为水泥净浆流动度。（2）减水率测量减水率是指在水泥净浆流动度本相同的条件下，掺外加剂的与不掺外加剂的（基准混凝土）混凝土中用水量之差与不加减水剂时用水量的比率为减水率（%）。WR = ( W1 W0 ) / W1 × 100式中，WR为减水率（%

5、），W0为掺入减水剂后水泥的用水量，W1为不加减水剂基准水泥用水量。其中，WR 是衡量减水剂塑化和增强功能的主要指标之一。无外加剂时200克水泥中水量（W1）与流净度关系用水量/g105.4110.6115.3120.3125.5130.9流净度/mm149158165180204225拟合方程：Y = 2.8375X 154.1Y为水泥净浆流动度，X为不加减水剂时的用水量4实验仪器与试剂：实验仪器：恒温水浴、电动搅拌器（磁力搅拌器）、流净度测定杯；实验试剂：无水亚硫酸钠、37%甲醛、丙酮，水泥；5实验过程与内容：磺化丙酮甲醛缩聚物的合成 影响脂肪族减水剂性能主要合成工艺条件有：（1）亚硫酸钠

6、用量（一般与丙酮摩尔比0.7-0.8：1）；（2）适量的水（控制固体含量，根据理论固体含量计算应该加入水量）；（3）丙酮用量（一般与甲醛摩尔比1：2-2.2）本次试验采取不同物料原料配比和工艺对产品净浆流动度与减水率影响：原料配比：甲醛与丙酮摩尔比：2：1、2.1：1与2.2(注意计算时，将37%甲醛折算成100%)；亚硫酸钠与丙酮摩尔比：0.6：1、0.7：1和0.8：1；理论固体含量为35%左右；（一般按液体甲醛量的85%计算带入的水量）根据原料摩尔比计算出37%甲醛量、丙酮、无水亚硫酸钠量，再根据理论固体含量要求，计算出加入水量：工艺如下，工艺A、工艺B、工艺C和工艺D.六种不同原料配比

7、：每组同学自由组合，有6种组合，最少选取2组合不同原料配比再结合不同合成工艺进行合成脂肪族实验。最后每组做2个实验应该是：要么考察相同原料配比，不同工艺对合成产品性能影响；要么是相同工艺，不同原料配比对合成产品性能影响。注意合成时丙酮量固定采用0.2mol即11.6克；工艺A：滴加甲醛工艺：在三口烧瓶中加入水？g、亚硫酸钠？g、丙酮？g，升温55-60度，保温1小时（磺化过程），向三口烧瓶中缓慢滴加37%甲醛？g，1小时左右滴完（滴加温度控制在65-70度），保温1小时。升温95-100度，保温4-5小时，反应4小时取样测流净度，每间隔30分钟取一次样，直到流净度基本不变时为反应终点。工艺B：

8、双滴加工艺：先滴加丙酮后滴加甲醛：在三口烧瓶中加入水？g、亚硫酸钠？g，升温至55-60度，向烧瓶中滴加丙酮？g，维持温度在60-65度，滴加一小时左右，继续向烧瓶中滴加37%甲醛？g，1小时左右滴完（滴加温度控制在65-70度），保温1小时。升温95-100度，保温4-5小时，反应4小时取样测流净度，每间隔30分钟取一次样，直到流净度基本不变时为反应终点。工艺C：滴加部分丙酮与液体甲醛混合液：向三口烧瓶中加入？g水、？g亚硫酸钠、丙酮?g（占总量1/3），升温到60-65度，保温半个小时。向三口烧瓶中滴加37%甲醛?g和丙酮?g（余下的2/3）的混合液，维持滴加温度在65-70度，滴加1小时

9、左右，再保温1小时。升温至90-100度，保温4-5小时，反应4小时取样测流净度，每间隔30分钟取一次样，直到流净度基本不变时为反应终点。工艺D：滴加丙酮与液体甲醛混合液：向三口烧瓶中加入?g水、?g亚硫酸钠，升温至60-65度。向三口烧瓶滴加37%甲醛和丙酮的混合液，维持滴加温度65-70度，滴加1小时。滴加完毕后保温1小时，然后升温至90-100度，保温4-5小时，反应4小时取样测流净度，每间隔30分钟取一次样，直到流净度基本不变时为反应终点。每组任务内容：六种不同原料配比：每组同学自由组合，有6种组合，最少选取2种不同原料配比，再结合不同合成工艺进行合成脂肪族实验。最后每组做2个实验应该

10、是：要么考察相同原料配比不同工艺对合成产品性能影响；要么是相同工艺不同原料配比对合成产品性能影响。每组同学，在2天时间内最少做两个合成试验，即选择4个不同工艺中2个来做实验，并检测净浆流动度数值。并根据给定不加减水剂水加入量与流净度关系曲线，计算减水剂减水率。6思考题：（1）减水剂常用种类与作用？（2）说明减水剂减水率或者流净度还可以用什么方法来说明？（3）亚硫酸钠作用是什么？它的多少对减水剂流净度影响是什么？而甲醛与丙酮比例大小对减水剂流净度是怎么影响？7.注意事项：（1）注意实验用37%液体甲醛与丙酮称完后，即时密封试剂瓶，在将称量好试剂倒入反应器或者滴液漏斗后，即时洗涤烧杯；（2）在向恒压滴液漏斗倒入试剂时，注意方位，否则易从滴液漏斗支