粉体聚羧酸减水剂的制备

1、全国中文核心期刊粉体聚羧酸减水剂的制备王小兵，付强善，陈红根（常州建筑科学研究院江苏鼎达建材有限公司，江苏常州213015）采用聚乙二醇单甲醚1000、聚乙二醇单甲醚2000、甲基丙烯酸、阻聚剂、催化剂、引发剂合成聚羧酸减水剂，并进行喷雾摘要：可知大单体的制备工艺和减水剂的合成工艺干燥，得到性能良好的粉末聚羧酸减水剂。通过采用GPC 对合成的减水剂进行表征，是可行的。通过不同隔离剂种类及粒径对粉体聚羧酸减水剂贮存稳定性的影响试验结果表明，在等量隔离剂下，采用粒径小的隔离剂的粉体聚羧酸减水剂贮存稳定性更佳。将该粉体减水剂添加到保温粘结砂浆中，可提高保温粘结砂浆与聚苯板的拉伸粘结性能，聚苯板湿拉拔

2、破坏面积明显增大；应用于混凝土中，水泥适应性及混凝土性能良好。聚羧酸减水剂；粉体；喷雾干燥；凝胶渗透色谱；保温粘结砂浆关键词：Preparation of powder polycarboxylic acid superplasticizerWANG Xiaobing ，FU Qiangshan ，CHEN Honggen（Changzhou Institute of Building Science Jiangsu Dingda Building Material Co. Ltd. ，Changzhou 213015，Jiangsu ，China ）Polycarboxylic acid s

3、uperplasticizer of good performrance was synthesized with methoxypolyethylene glycol 1000，Abstract ：methoxypolyethylene glycol 2000，methacrylic acid ，inhibitor ，catalyst ，initiator ，and dried by spraying. The results showed that the preparation process of big monomer and synthesis process of polycar

4、boxylic acid superplasticizer was feasible by characterizing the product with GPC. The influences of different types and particle size of separant on the storage stability of powder polycarboxylate superplasticizer were tested. The results show that the smaller particle size separant was beneficial

5、to storage life at the equivalent the tensile and bonding performance of the adhesive mortar and polystyrene dose. By using it into the thermal insulation mortar ，board can be improved ，and the destroy area of EPS could obviously increase at the wet-curing. By using it into concrete ，the adaptabilit

6、y of cement and the performance of concrete were good.polycarboxylic acid superplasticizer ；powder ；spray drying ；gel Permeation Chromatography ；insulation adhesive mortar Key words ：0前言性能减水剂粉体化，常州建筑科学院江苏鼎达建材有限公司做了大量工作，成功实现了聚羧酸减水剂粉体化。我国聚羧酸系高性能减水剂的研究始于20世纪90年代中后期，其工业化生产与应用始于21世纪初期，并得到迅猛发展。近几年来，聚羧酸系高性

7、能减水剂在铁路、桥梁、水利水电等混凝土工程建设领域得到了快速发展并成功推广应用，产生了巨大的技术、经济和社会效益1。但目前聚羧酸系高性能减水剂是以液体为主，并且固含量以20%为主，给长距离 运输带来高成本问题，并且不能直接应用于单组分干粉砂浆中2。而聚羧酸系高性能减水剂粉体化有一个很大问题，因聚羧酸系高性能减水剂结构中的聚环氧烷部分，即使将水分去除时也趋于蜡状或浆状，并且难以粉碎3。为了使聚羧酸系高基金项目：常州市科技项目（CE20100035）收稿日期：2011-01-21；修订日期：2011-05-29作者简介：王小兵，男，1975年生，江西吉安人，硕士，主要从事乳液、胶粘剂及混凝土外加剂

8、研究。1试验11主要原材料甲基丙烯酸、聚乙二醇单甲醚1000、聚乙二醇单甲醚2000、对甲苯磺酸、对苯二酚、吩噻嗪、过硫酸铵、30%氢氧化钠溶液、十二硫醇、巯基丙酸：均为工业级。水泥：P ·O42.5扬子水泥、P ·O42.5盘固水泥、P ·O42.5海豹水泥；膨胀聚苯板：厚度50mm ，表观密度1822kg/m3；高岭土：粒径10m 、15m ，工业级；重质碳酸钙：粒径10m 、15m ，工业级；白碳黑：粒径13nm ，工业级；5044N 可再分散乳胶粉、P803粉体消泡剂、羟丙基甲基纤维素（HPMC ），均为工业级。12试验方法121大单体的制备在装有温度计、

9、油浴锅、调速搅拌器、真空装置的三口烧·58·新型建筑材料20117王小兵，等：粉体聚羧酸减水剂的制备瓶中加入按配方量的聚乙二醇单甲醚1000、聚乙二醇单甲醚2000、甲基丙烯酸、对甲苯磺酸、对苯二酚、吩噻嗪，于设定的温度、真空度下反应到最佳时间，然后降温至50出料，即得聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯大单体。122聚羧酸减水剂的合成在装有温度计、调速搅拌器、回流冷凝管及滴加装置的四口烧瓶中，加入配方量的软水于烧瓶中，然后搅拌并水浴加热至8083，按配方量滴加上述制备的大单体、十二硫醇、巯基丙酸组成的水溶液（180±10）min 内滴完，同时滴加引发剂过硫酸铵水溶液（21

10、0±10）min 内滴完。引发剂液滴完后保温1h ，然后降温至50以下，用30%氢氧化钠溶液调节pH 值为7，即得固含量40%的聚羧酸减水剂。123喷雾干燥图1固含量40%液体聚羧酸减水剂的自动比例色谱空间位阻很弱，引起混凝土的扩展度几乎没有。22聚羧酸减水剂的GPC 分析对酸醇摩尔比为4.51.0时合成的固含量40%液体聚羧酸减水剂进行GPC 表征，结果见图1。将固含量40%的聚羧酸减水剂溶液，通过蠕动泵打入到离心喷雾干燥塔中，同时在进风管道处均匀加入矿物隔离剂。控制一定的进风温度及出风温度，即可得到流动性良好的聚羧酸减水剂粉末。124性能测试采用凝胶渗透色谱（GPC ）对固含量4

11、0%的聚羧酸减水剂膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系进行表征；按JG 1492003统测试在湿养护条件下抹面胶浆与聚苯板的拉伸粘结强度；按JC 4742001混凝土泵送剂测试减水剂混凝土应用性能。由图1可以看出，液体聚羧酸减水剂主要由4个组分组成。组分1的面积达94.6%，其GPC 校正图见图2；其它3个组分的面积共5.4%。由此可知，基本没产生大量的副产物，大单体的制备工艺是可行的，可保证聚合物的产品质量。2结果与讨论21酸醇摩尔比对喷雾干燥的影响（见表1）表1酸醇摩尔比对喷雾干燥的影响出塔情况小棉粒状粉末状粉末状粉末状粉末状初始坍落度/mm出塔情况不好，未测初始扩展度/mm出塔情况不好，未测44

12、0×420460×490420×490图2组分1的GPC 校正由图2可知，组分1的分子质量分布指数为M w （重均分子质量）/M n （数均分子质量）=50415/18031=2.8。说明组分1的分子质量分布不宽。进而说明减水剂的聚合工艺是可行的。23隔离剂对粉体聚羧酸减水剂贮存稳定性的影响酸醇摩尔比在4.51.0的情况下，等量隔离剂的种类及粒径大小对粉体聚羧酸减水剂贮存稳定性的影响见表2。由表2可以看出，在等量隔离剂下，隔离剂粒径小，制得的粉体聚羧酸减水剂贮存稳定性好；当高岭土或重质碳酸钙与白碳黑复配使用时，贮存稳定性更佳。这是因为白碳黑的粒径更小，属于纳米级。

13、隔离剂粒径越小，其比表面积越大，防止粉体聚羧酸减水剂团聚结块的效果更好，从而使粉体聚羧酸减水剂的贮存稳定性更佳。另外，从表2可以看出，相同粒径的高岭土作隔离剂优于重质碳酸钙，这与它们的晶体形状有关。由于高岭土含水的铝硅酸盐化学成分，呈层状结构和微粒性，使其具有润滑抗黏性，而重质碳酸钙晶体有一定的棱角，表面粗糙。N E W B U I L D I N G M A T E R I A L S注：混凝土配合比为：m （P ·O42.5扬子水泥）m （砂）m （小石+大石）m （水）3908201030167.5；粉体聚羧酸减水剂掺量为0.22%。由表1可以看出，在其它条件不变的情况下，酸醇

14、摩尔比在（4.05.0）1.0时，液体聚羧酸减水剂经喷雾干燥，能得到流动性良好的粉体聚羧酸减水剂。当酸醇比小于4.01.0时，液体聚羧酸减水剂的机械稳定性不好，在经过喷物干燥机的高速离心转盘时失稳，导致聚羧酸减水剂不能形成很好的粉末。当酸醇比大于5.01.0时，能得到流动性好的粉末，但粉体聚羧酸减水剂的分散性不佳。性能良好的聚羧酸减水剂是静电排斥和空间位阻共同作用的结果4。这可能是酸醇比太大时·59·王小兵，等：粉体聚羧酸减水剂的制备表2隔离剂种类及粒径15m 高岭土10m 高岭土15m 重质碳酸钙10m 重质碳酸钙13nm 白碳黑和10m 重质碳酸钙13nm 白碳黑和10

15、m 高岭土隔离剂种类及粒径对粉体聚羧酸减水剂贮存稳定性的影响52下放置24h 有结块轻微结块，但较松散，且比同粒径的重质碳酸钙更松散有结块轻微结块，但比较松散无结块，松散无结块，松散广口瓶内贮存3个月无结块无结块无结块无结块无结块，松散无结块，松散广口瓶内贮存6个月有小结块无结块，比同粒径的重质碳酸钙更松散有小结块无结块无结块，松散无结块，松散图3测试保温粘结砂浆耐水拉伸粘结强度时聚苯板的破坏状况从图3可见，测试1#配方保温粘结砂浆的耐水拉伸粘结强度时，聚苯板破坏面积约达95%以上，而采用2#配方的聚苯板破坏面积在20%左右，两者差异明显。这是因为保温粘结砂浆中添加了粉体聚羧酸减水剂后，其和易

16、性得到改善，能良好地附着在聚苯板上，与聚苯板之间的界面性能得到改善，从而使保温粘结砂浆的拉伸粘结性能提高，聚苯板湿拉拔破坏面积明显增大。25混凝土应用及水泥适应性试验（见表4）粉体聚羧酸减水剂掺量为0.22%时，混凝土由表4可见，注：粉体聚羧酸减水剂装入自封袋中，上方压500g 的重物，放然后倒出，观察结块情况。入烘箱中，在52下放置24h ，24粉体聚羧酸减水剂用于保温粘结砂浆中的性能将制备的粉体聚羧酸减水剂应用于保温粘结砂浆中，其配方见表3，保温粘结砂浆与聚苯板的拉伸粘结强度（7d 标准干养护+7d 标准湿养护）测试时聚苯板的破坏状况见图3。表3保温粘结砂浆的配方可再分散粉体粉体聚羧HPM

17、C乳胶粉消泡剂酸减水剂1010220101070g水160190配方石英砂水泥重钙1#2#522522350350100100的性能良好，该粉体聚羧酸减水剂对扬子水泥、海豹水泥、盘固水泥的适应性较好，其中在盘固水泥中的表现比其它2种水泥更佳。注：P ·O42.5扬子水泥；粒径15m 。表4水泥牌号初始扬子水泥海豹水泥盘固水泥190215235坍落度/mm30min 180205215粉体聚羧酸减水剂用于混凝土中的性能扩展度/mm初始480×450470×450490×50030min 440×420450×440490×50

18、03d 121312071260抗压强度/MPa7d 357932493381注：混凝土配合比为：m （P ·O42.5水泥）m （砂）m （小石+大石）m （水）3908201030167.5；粉体聚羧酸减水剂掺量为0.22%。3结语结强度试验时，聚苯板的破坏面积明显增大。（4）粉体聚羧酸减水剂掺量为0.22%时，混凝土的性能良好，该粉体聚羧酸减水剂对扬子水泥、海豹水泥和盘固水泥的适应性较好。（1）酸醇摩尔比为（45）1条件下合成的固含量40%液体聚羧酸减水剂，经过喷雾干燥，可得到分散性及流动性良好的粉末聚羧酸减水剂。通过采用GPC 对合成的减水剂进行表征，可知大单体的制备工艺和减水剂合成工艺是可行的。（2）在等量隔离剂条件下，粒径小的隔离剂对粉体聚羧酸减水剂的贮存稳定性更有利，且当高岭土或重质碳酸钙与白碳黑复配使用时，效果更好。在同等条件下，高岭土与重质碳酸钙相比