高保塑型聚羧酸系高性能减水剂的制备

高保塑型聚羧酸系高性能减水剂的制备摘要本研究利用不同聚合度的聚乙二醇单甲醚，开发了一种具有长、短侧链共存结构的高保塑型聚羧酸系高性能减水剂。该减水剂不仅具有30%的高减水率，而且对于流动性混凝土也具有良好的坍落度保持性能。关键词保塑性；坍落度；聚羧酸系减水剂1引言聚羧酸系高性能减水剂是继萘系、密胺系和氨基磺酸盐系减水剂之后由全新理念研制的一类新型高性能减水剂，其在掺量较低(固体掺量0.1%～0.25%)时，就能产生理想的减水和增强效果，且对混凝土凝结时间和干缩性影响小，坍落度保持性、与水泥和掺和料适应性相对较好。此外，聚羧酸系高性能减水剂在生产过程中不使用甲醛，不排出废液，具有SO42-和Cl-含量低等突出优点。因此，聚羧酸系高性能减水剂被看作是高性能的、绿色环保的、应用前景广泛的减水剂品种。聚羧酸系减水剂是一类分子中含羧基接枝共聚物的表面活性剂，其分子结构呈梳形，主链短，由含羧基的活性单体聚合而成；侧链长，主要为PEO链，具有较高的空间位阻效应。聚羧系高性能减水剂除了具有许多独特的优点以外，还具有分子结构多样性和可调性的特点，其某些性能可以通过分子结构设计而达到，如可以适当改变PCA的梳形结构，使侧链的密度与长度适当变化，从而达到某些性能要求［1-3］。我国建筑市场已经表现出对综合性能较优异的聚羧酸系减水剂急需的态势。近几年来，我国在聚羧酸系减水剂的开发及工业化生产上虽然取得了一定进展，但同国外产品相比还存在很大差距，这主要表现在产品性能不稳定，品种单一及适应性和保坍性差等诸多方面。为此，我们依据聚羧酸系减水剂的作用机理及高分子合成的基本理论，从分子设计的角度，利用国内原料，优化合成工艺，开发了一种廉价、绿色环保、具有长短侧链共存结构的高保塑型聚羧酸系减水剂产品。2实验2.1实验原料合成原料丙烯酸(化学纯)：天津科密欧化学试剂开发中心；甲基丙烯酸(分析纯)：中国医药集团上海化学试剂公司；甲基丙烯磺酸钠(工业级)：淄博澳纳斯化工有限公司；聚乙二醇单甲醚-1200(工业级)：上海台界化工有限公司；聚乙二醇单甲醚-2000(工业级)：上海台界化工有限公司；对苯二酚(分析纯)；浓硫酸(分析纯)；引发剂(自制)；氢氧化钠溶液(自制)；链转移剂(分析纯)。测试用原料水泥：鼎鑫P.O42.5水泥(化学成分见表1，物理力学性能见表2，其安定性合格)。表1水泥化学成分%循烧失量葬SO础3备SiO咬2论Fe灵2置O水3汇Al角2康O永3殊CaO担MgO扬K蚂2尖O订Na节2刚O绣3.85哈2.25不25.56耳2.45启6.10昏53.45苗3.34得0.80近0.20表2水泥物理力学性能仓细度社/%辛标准稠度榜用水亚量辱/%鸦凝结时搁间做/(h:mi培n)疮抗折强跨度腊/MPa姑抗压强葡度折/MPa脚初凝碎终凝并3d扮28d津3d扎28d破0.80它27.5怜2:10尖3:56必4.68惕8.01明24.5犯47.82.2实验仪器四口烧瓶；冷凝管；电子节能控温仪；恒温水浴电动搅拌机；恒流泵。2.3实验方法聚羧酸系减水剂的制备府在配有水浴锅羽、温度计、搅灿拌器、恒流泵停和回流冷凝管关的婆500m哑L吓四口烧瓶中，档加入一定量的秘去离子水，搅峰拌加热灯至饺4剧0肚℃灵，待温度稳定掀后，开始滴车加逃A况组分城和碑B泊组坏分舌(袋A滑组分为聚笨酯唤-80离0逃、聚霸酯威-100慧0捷、甲基丙烯酸坟、丙烯酸、甲村基丙烯磺酸钠斩和链转移剂按窝一定比例配置鹿的溶液艰，俩B恐组分为引发剂香配置的一定浓垒度的溶灿液反)虏，分别哲在巷1与h水和款2息h裙内滴完。滴加占完毕后，保隶温亮1扔h扎，用配置好的哗氢氧化钠溶液塞中和至中性，剖备用。华水泥净浆和砂滤浆流动度测定肉水泥净浆户和砂浆流动度崇均按照《混凝兄土外加剂匀质妻性试验方法》再（披GB807庭7蒙—嫂200钓0洪）的相关规定堪进行测试。扇标准条件下新程拌混凝土性能严测定拔减水率、含气俘量试验方法按剪照《混凝土外圣加剂》宫（竖GB807巡6鼻—贯199洗7生）的相关规定旱测定；坍落度柏及坍落度损失认按照《混凝土解泵送剂》店（系JC473-艰200久1槽）相关规定测竭定。3结果年3.沸1茶净浆性能稳水泥净浆试验屡结果见拢图高1献。可以发现，雪当王PC扫A言掺量较小时，李净浆初始流动袜度较小，经时花损失也较大；炼随银PC输A唱掺量增加，净刊浆流动度增大匹，汪2都h狸流动度基本无浙损失；当掺量慨增大到一定程固度时，净浆流饲动度增加不明船显；当掺量增辉大书到川0.25禁%佳时，净浆流动劳度又会稍稍下左降。这是因为央聚羧酸系减水暴剂的分散性主挽要来源于静电爬斥力和空间位伐阻效应，该减赶水剂分子结构愿中含有长短不刮同的侧链，羧灯基罗(达—坊COOM助)鹊、磺酸举基响(轰—纵SO3M钩)水的静电斥力与将聚氧乙烯旱链罪(该—梯OC2H最4练—俱)昏的空间位阻效纳应得到较好的疲发挥，分子结委构较合理，各鼠官能团协调作览用，使共聚物肢的分散性及分别散保持性非常些优异。由水泥订净浆试验结果侧可以发现，该迹聚羧酸系减水顶剂在低掺量下丘就具有非常优鄙异的水泥粒子炮分散效果，同体时也具有良好斗的分散保持能池力。榆注缘：匠PC情A该掺量为折固后杰掺量，试验温荐度纠2锋0拴℃乒。喷图姨1铲水泥净浆流动君度经时变化恳3.印2觉标准条件下新桨拌混凝土性能再鉴于该聚羧酸映系减水剂在水脚泥净浆试验中蹲的优异表现，仆进行了实际混婚凝土配合比试想验，混凝土配仔合比见仆表签3校，减水剂减水列率、含气量及珠坍落度保持性粥能试验结果见贺表盯4啄所示。佳表透3摔思混凝土配合比持水双泥鼻(壶kg/m诱3兼)柏砂炊(残kg/m饺3覆)产石困(教kg/m贤3绵)伏390役801员1019盐表艳4歉帽PC迫A变减水率、含气熟量及坍落度保荐持性能评价聋PCA差掺量捕/%眼减水元率够W待R因/%藏含气壮量色/%套坍落译度饮(cm)循/娘扩展鸣度歉(锐cm)迁0min或30min帮60min坏0.05闹10棋2.5续80欺60屑40缝0.10蓝20极3.6鞠100谢80皇60悔0.15烂26巩4.1刻200布180防140毛0.20康32牌5.0述220哗220毙200闻0.25单30理4.3赖210醒210辞190糕注吴：党PC晕A掀掺量为折固后成掺量，试验温烤度恨2拍0巧℃劫。麻由胶表统4划可知，掺量谦为敬0.15品%过时，该聚羧酸持系减水剂就具沾有较高的减水锤率和较大的坍转落度，并且坍丑落度损失较小械，该产品可以截作为高保塑型络缓凝高效减水牲剂使用。当具耻有梳型结构的狼聚羧酸系减水澡剂掺入新拌混弟凝土后，减水寺剂所带的极性纳阴离子活性基术团通过离子键遭、共价键、氢惕键及范德华力瘦等相互作用紧丽紧地吸附在强洞极性的水泥颗盟粒表面，从而仍使水泥颗粒带摊电，根据同性享电荷相斥原理均，阻止了相邻室水泥颗粒的相五互接近，增大傅了水泥与水的武接触面积，使王水泥充分水化羽，并且在水泥绸颗粒扩散的过点程中，释放出仰凝聚体所包含冻的游离水，改每善了和易性，尿减少了拌水量哗。同时，分子颂结构中具有长迁短侧链，当水扇泥颗粒靠近时目，即在水泥颗螺粒间产生空间阻位阻作用，空释间位阻斥力越白大，对水泥颗条粒间凝聚作用涨的阻碍也越大往，使得混凝土故的坍落度保持感良好。4结论我(1)腔拴采用不同分子捎量的聚乙二醇森单甲醚、甲基羊丙烯酸、甲基仇丙烯磺酸钠，潮制备的聚羧酸江系减采水剂同一分子凑结构中含有不梅同长度的侧链愿，分子结构较厌合理，各官能寿团协调作用，缩使共聚物的分某散性及分散保姑持性非常优异暖。姥(2)怖服在减水剂掺量理较低的情况下胞，水泥净浆就葡有很好的流动嫁度，且经时损舌失较小；新拌随混凝土具有较炊大的坍落度及贯良好的坍落度座保持性能。该赞聚羧酸系减水分剂可以作为高任保塑型缓凝高登效减水剂使用孕。参考文献哄1所．铲简李崇弯智纯,表闸等形.戚播聚羧酸系减水底剂结构模型与持高性能化分子梅设熟计坡.蠢蹦建筑材料学驾报灶,Vol.浆7,No.羊2,195览2色．添Lizu帆ka,Ma已sanori咏,Fuj追iu,Ak柿ira.S粪emento雪Giju贸tsuNe坡npo.1崭985,(旨35),8辆9-92盾3伪．如Nawa砖T.Th食eEff