一種新型高保坍型聚羧酸減水劑的合成及其性能研究(論文)

1、中國(guó)科技核心期刊釬鬼建蟓粉撕一種新型高保丹型聚菝酸減水劑的合成及其性能研究張栓紅，賈吉堂，賈守偉，張明（山東華偉銀凱建材科技股份有限公司，山東淄博）摘要：選擇異戊烯醇聚氧乙烯醚大單體（），以衣康酸（），丙烯酸（），順酐（）等為聚合小單體，保坍助劑為功能性單體，在引發(fā)劑及鏈轉(zhuǎn)移劑的作用下，進(jìn)行自由基共聚合，合成一種新型高保坍型的聚羧酸減水劑（），并對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明：共聚體系的最佳配比為：（）：（）：（）：；合成的對(duì)不同水泥的適應(yīng)性良好；混凝土坍落度基本無(wú)損失；與通用減水型聚羧酸減水劑復(fù)配，可以大幅度提高其保坍性能。關(guān)鍵詞：聚羧酸減水劑；單體；共聚；保坍性能中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文

2、章編號(hào)：（），脅（，）：，（），（）：（）：（）（）：（）：（）：，：；：前言聚羧酸減水劑作為第三代減水劑產(chǎn)品，具有高減水性、高保坍性、低摻量、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是配制高強(qiáng)及超高性能混凝土的首選產(chǎn)品。由于聚羧酸減水劑分子結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，通過(guò)不同功能結(jié)構(gòu)單元的優(yōu)化組合，可以制備得到具有特殊功能的聚羧酸減水劑。目前，市場(chǎng)上聚羧酸減水劑產(chǎn)品層收稿日期：；修訂日期：一作者簡(jiǎn)介：張栓紅，女，年生，山東蒙陰人，碩士，助理工程師，主要從事高分子材料的研究。地址：山東省淄博市桓臺(tái)縣新世紀(jì)工業(yè)園和濟(jì)路號(hào)，：。新型建筑材料出不窮，各有特點(diǎn)。但在實(shí)際應(yīng)用中，聚羧酸減水劑也存在與水泥的適應(yīng)性差、混凝土坍落度損失過(guò)快等

3、問(wèn)題。在長(zhǎng)時(shí)問(wèn)、長(zhǎng)距離的運(yùn)輸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)混凝土坍落度損失嚴(yán)重的現(xiàn)象，影響施工及混凝土的性能，尤其是在炎熱的夏天，坍落度損失更快。實(shí)際應(yīng)用中，一般是通過(guò)與葡萄糖酸鈉、蔗糖、檸檬酸鈉等緩凝劑進(jìn)行復(fù)配解決混凝土坍落度損失快的問(wèn)題嗍。實(shí)際上，這些緩凝劑的加入并不能解決混凝土坍落度損失快的問(wèn)題，且緩凝劑在溫度較高的環(huán)境下容易變質(zhì)，影響減水劑的使用性能。因此，本文利用分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理，選用具有緩釋基團(tuán)的保坍助劑，設(shè)計(jì)合成一種新型的保坍型聚羧酸減水劑。以衣康酸、順酐、丙烯酸為聚合小單體，在引發(fā)劑及鏈轉(zhuǎn)移劑的張栓紅，等：一種新型高保坍型聚羧酸減水劑的合成及其性能研究作用下，與保坍助劑、異戊烯醇聚氧乙烯醚（）進(jìn)

4、行自由基共聚合，得到一種新型高保坍聚羧酸減水劑。本文合成的保坍型聚羧酸減水劑具有成本低，保坍性能優(yōu)異，混凝土坍落度基本無(wú)損失，綠色環(huán)保，并且與水泥的適應(yīng)性較好：性能優(yōu)于同類產(chǎn)品，具有良好的市場(chǎng)前景。實(shí)驗(yàn)原材料及儀器原材料異戊烯醇聚氧乙烯醚（）：遼寧奧克化學(xué)股份有限公司；丙烯酸（）：工業(yè)級(jí)，齊魯開(kāi)泰丙烯酸廠；過(guò)硫酸銨：試劑級(jí)，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；亞硫酸鈉：分析純，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司：衣康酸（）：分析純，上海試劑三廠；順酐（：分析純，天津博迪化工股份有限公司；巰基類鏈轉(zhuǎn)移劑：試劑級(jí)，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；保坍助劑具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的酯類物質(zhì)，自制。試驗(yàn)材料水泥：基準(zhǔn)水泥、山鋁牌水

5、泥、山水牌水泥；砂子：臨朐，區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)，含泥量；石子：邊河碎石，二級(jí)配，針片狀物質(zhì)含量，空隙率，含泥量。保坍型聚羧酸減水劑一、通用減水型聚羧酸減水劑一，華偉牌；保坍型聚羧酸減水劑一，市售。主要儀器設(shè)備恒溫水浴鍋：，金壇市晶玻試驗(yàn)儀器廠；數(shù)顯電動(dòng)攪拌器：，常州普天儀器制造有限公司；旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)：一，上海安德儀器設(shè)備有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱：龍市電爐總廠；水泥凈漿攪拌機(jī)：一，無(wú)錫建儀儀器機(jī)械有限公司；混凝土試驗(yàn)用強(qiáng)制式攪拌機(jī)：型，無(wú)錫建儀儀器機(jī)械有限公司；微機(jī)控制壓力試驗(yàn)機(jī)：一，上海華龍測(cè)試儀器有限公司。減水劑的合成在四瓶中加入一定量的去離子水、順酐及衣康酸，升溫，攪拌溶解；待溶解完全后加入亞

6、硫酸鈉溶液，繼續(xù)攪拌后，開(kāi)始滴加保坍助劑、丙烯酸和鏈轉(zhuǎn)移劑的混合溶液及過(guò)硫酸銨溶液，滴加時(shí)間分別為和，反應(yīng)溫度為。滴加完成后，保溫，加堿中和，控制值為±，得到新型保坍型聚羧酸減水劑，固含量為（±）。性能測(cè)試方法水泥凈漿流動(dòng)度按混凝土劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試，減水劑摻量為（折固計(jì)）；混凝土性能按混凝土力劑進(jìn)行測(cè)試，減水劑摻量為（折固計(jì)）。結(jié)果與討論原料配合比的確定聚羧酸減水劑的分子結(jié)構(gòu)具有可設(shè)計(jì)性，通過(guò)對(duì)分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)得到預(yù)定分子結(jié)構(gòu)的聚羧酸減水劑。在保坍助劑用量、反應(yīng)溫度、體系濃度、反應(yīng)時(shí)間、引發(fā)劑用量等因素均相同的情況下，通過(guò)正交試驗(yàn)，討論主要原材料的用量對(duì)合成新型保坍型

7、聚羧酸減水劑的分散及分散保持性的影響。正交試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表。表組成配比正交試驗(yàn)方案及結(jié)果分析從表可以看出，對(duì)新型高保坍聚羧酸減水劑分散性影響大小為：（）用量用量用量；對(duì)分散保持性影響大小為：用量用量（）用量；減水劑的最佳配比（為：，（）：，（）：（：。酸醚比對(duì)合成聚羧酸減水劑的性能影響較大，一般為：（）。的用量主要影響的分散保持性，這可能是由于在聚合體系中既可以作為鏈轉(zhuǎn)移劑，調(diào)節(jié)分子質(zhì)量，使減水劑具有更好的分散性，還可在水泥的堿性環(huán)境中緩慢釋放一，提高產(chǎn)品的分散保持性。體系中的羧基用量為分散性的主要影響因素，體系中的酸可以提供，吸附水泥顆粒，使合成的減水劑具有較好的分散性。若體系中酸的用量過(guò)

8、大，減水劑分子中的羧基含量較大，能使減水劑迅速吸附到水泥顆粒上，溶液中剩余的發(fā)揮作用的基團(tuán)減少，因此得到的產(chǎn)品的分散保持性較差，坍落度損失較快。的用量對(duì)聚羧酸減水劑的分散保持性的影響最為關(guān)鍵，大單體的長(zhǎng)支鏈結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生空間位阻作用，阻止水泥顆粒間的團(tuán)聚，保持分散性，隨著水泥水化的不斷進(jìn)行，吸附在水泥表面的分子被不斷消耗，造成坍落度經(jīng)時(shí)損失；隨著大單體用量的增加，鏈段比較長(zhǎng)，容易纏繞，影響聚合反應(yīng)及合成減水劑的性能【。張栓紅，等：一種新型高保坍型聚羧酸減水劑的合成及其性能研究與不同水泥的適應(yīng)性試驗(yàn)分別采用基準(zhǔn)水泥、山鋁水泥、山水水泥進(jìn)行凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)，在相同的減水劑摻量及試驗(yàn)條件下，考察各聚羧酸減

9、水劑對(duì)不同水泥的適應(yīng)性，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表。表對(duì)不同水泥的適應(yīng)性試驗(yàn)結(jié)果由表可以看出：（）對(duì)來(lái)說(shuō)，使用種不同水泥進(jìn)行凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)，均具有較好的流動(dòng)度和流動(dòng)度保持性。（）與其它種保塑型聚羧酸減水劑相比，具有更高的減水率和分散保持性，凈漿流動(dòng)度基本無(wú)損失；對(duì)基準(zhǔn)水泥和山鋁水泥的適應(yīng)性較好，而一對(duì)基準(zhǔn)水泥和山水水泥的適應(yīng)性較好，具有較好的分散保持性?？傊?，相對(duì)來(lái)說(shuō)，對(duì)不同水泥的初始分散性及分散保持性都具有很好的適應(yīng)性?；炷翍?yīng)用性能測(cè)試對(duì)摻不同保坍型聚羧酸系減水劑的混凝土性能進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。混凝土配合比及試驗(yàn)要求按照廠執(zhí)行，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表。表?yè)讲煌Ｌ途埕人釡p水劑的混凝土試驗(yàn)結(jié)果一，一一，從表可以看出：在

10、相同的試驗(yàn)條件和相同的減水劑摻量下，與其它保坍型聚羧酸減水劑相比，合成的新型高保坍聚羧酸減水劑的坍落度損失最小，混凝土坍落度基本無(wú)損失，保坍性能優(yōu)于市售同類產(chǎn)品；而且，摻入合成的新型保坍型聚羧酸減水劑后，混凝土抗壓強(qiáng)度有很大的提高，抗壓強(qiáng)度比達(dá)到。從混凝土試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)還可以發(fā)現(xiàn)，摻入新型保坍型聚羧酸減水劑的混凝土和易性好，混凝土不黏稠，對(duì)膠凝材料的包裹新型建筑材料性好，無(wú)離析泌水現(xiàn)象，具有較好的工作性能。綜上，合成的新型保坍型聚羧酸減水劑具有優(yōu)異的混凝土應(yīng)用性能，并能有效地減小新拌混凝土的坍落度損失，有利于解決集中攪拌、長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題。與通用減水型聚羧酸減水劑復(fù)配一為通用減水型聚羧酸減水劑，減水

11、率較高，但保坍性能較差。為此，研究了合成的新型保坍型聚羧酸減水劑與通用減水型聚羧酸減水劑一復(fù)配后的混凝土應(yīng)用性能，結(jié)果見(jiàn)表。表與通用減水型聚羧酸減水劑復(fù)配混凝土試驗(yàn)結(jié)果從表可以看出：（）與適當(dāng)比例的通用減水型聚羧酸減水劑一復(fù)配后，隨著減水劑中配比的增大，減水劑的減水率略有降低，但保塑性能明顯提高，混凝土狀態(tài)得到明顯改善。（）當(dāng)（）：（一）：時(shí)效果較好，繼續(xù)增加的比例，保坍性能提高不明顯。因此，與一的最佳復(fù)配質(zhì)量比為：。而且，復(fù)配后混凝土的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度都較高，無(wú)不利影響。說(shuō)明單獨(dú)使用可以具有較好的保坍性能，而且還能有效地改善減水型聚羧酸減水劑的混凝土保坍性能，具有廣闊的市場(chǎng)前景。結(jié)語(yǔ)（）以

12、異戊烯醇聚氧乙烯醚）為大單體，與衣康酸、丙烯酸、保坍助劑、順酐等單體在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行自由基共聚合反應(yīng)，合成出一種具有優(yōu)異保坍性能的新型高保坍聚羧酸減水劑。（）探討了、衣康酸、丙烯酸、順酐的配比對(duì)合成新型高保坍聚羧酸減水劑分散性能和分散保持性能的影響。凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)表明，最佳配比為，（吼）：，（）：（）：，以該配比合成的保坍型聚羧酸減水劑分散保持性能最佳。（）研究了摻不同減水劑混凝土的性能，在相同試驗(yàn)條件和相同摻量下，合成的新型高保坍聚羧酸減水劑的和易性較好，坍落度基本無(wú)損失，抗壓強(qiáng)度比達(dá)到，優(yōu)于市售保坍型聚羧酸減水劑和本公司的其它保坍型產(chǎn)品。張栓紅，等：一種新型高保坍型聚羧酸減水劑的合成及

13、其性能研究（）與通用減水型聚羧酸減水劑復(fù)配，可以有效提高其混凝土保坍性能，具有廣闊的市場(chǎng)前景。參考文獻(xiàn)：【】陳新秀聚羧酸系高性能減水劑的研究進(jìn)展與展望陰福建建材，（）：【】房桂明，于濤，陳紅巖一種聚醚型聚羧酸減水劑的合成工藝研究【】商品混凝土，（）：【】劉春燕，王自為，衛(wèi)曉慧，等新型聚羧酸接枝保坍劑的合成與性能研究田新型建筑材料，（）：【】張明，段彬，賈吉堂，等新型聚羧酸系減水劑的合成研究叨新型建筑材料，（）：】張栓紅，張明，賈吉堂新型衣康酸酯類聚羧酸系減水劑合成及其性能研究叨新型建筑材料，（）：【】李強(qiáng)，王小軒，趙明哲不同結(jié)構(gòu)大單體合成聚羧酸高效減水劑及其性能研究叨新型建筑材料，（）：【】劉

14、尊明，逢魯峰聚羧酸高效減水劑與緩凝劑的復(fù)配研究叨混凝土，（）：【】羅永會(huì)，金樹(shù)新，楊惠先控制坍落度損失的緩凝劑優(yōu)選研究陰混凝土，（）：【】張明，郭春芳聚羧酸系高性能減水劑的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用【】材料研究與應(yīng)用，（）：【】易聰華，湯潛潛，黃欣，等聚羧酸減水劑在水泥顆粒表面的吸附行為叨化工學(xué)報(bào)，（）：（上接第頁(yè)）低，減少了由于游離水蒸發(fā)而造成的毛細(xì)孔，從而增強(qiáng)了砂漿的防水性能【】。粉煤灰可以和水泥的水化產(chǎn)物氫氧化鈣發(fā)生二次水化反應(yīng)，產(chǎn)生水化硅酸鈣，使砂漿更加密實(shí)，所以防水后期的抗折、抗壓強(qiáng)度提高較大，且防水性能提高。結(jié)論（）高效減水劑、防水劑的摻入使得砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度和防水性能整體提高。其最佳防水

15、劑摻量分別為和。（）粉煤灰的摻入使砂漿早期強(qiáng)度降低，但后期強(qiáng)度提高比較大，摻量時(shí)防水效果最佳。（）膨脹劑摻量為時(shí)防水砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度降低；但摻量為和對(duì)對(duì)防水砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度有所提高，且膨脹劑摻量為時(shí)砂漿的防水性達(dá)到最優(yōu)。參考文獻(xiàn)：【】習(xí)文治，趙鵬輝高效減水劑對(duì)水泥砂漿的強(qiáng)化作用口】四川建筑，（）：【】李世華，管宗甫，毋雪梅，等高效減水劑對(duì)水泥基材料收縮和開(kāi)裂的影響們混凝土世界，（）：【】唐慘生，莊英豪，黃國(guó)泓，等改性聚丙烯酸酯共聚乳液砂漿防水性能試驗(yàn)研究叨新型建筑材料，（）：【】于素健，孫秀麗，楊瑞玲高性能砂漿防水劑的研制與應(yīng)用田青島建筑學(xué)院學(xué)報(bào)，“）：“智能防火碩目保障家居用電安全凱

16、恩科技開(kāi)展的智能防火項(xiàng)目是一套“基于物聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)的智能電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)”，結(jié)合防火安全電網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)智能家居與云計(jì)算等高新技術(shù)發(fā)展起來(lái)的項(xiàng)目，于年月正式啟動(dòng)，并與中科院合作成立溫敏產(chǎn)品與平行管控系統(tǒng)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，共同研發(fā)的核心技術(shù)。該項(xiàng)目主要采用凱恩自身的溫控器核心技術(shù)作為傳感器端口，通過(guò)高端的技術(shù)手段，對(duì)現(xiàn)行的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，開(kāi)發(fā)出智能化更高、品質(zhì)更好的產(chǎn)品。同時(shí)，該項(xiàng)目產(chǎn)品依托物聯(lián)云基礎(chǔ)設(shè)施和架構(gòu)平臺(tái)，能集成豐富的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)智能家居系統(tǒng)，在火災(zāi)發(fā)生前就能給出預(yù)警和最佳應(yīng)急策略，提升智能樓宇電氣火災(zāi)消防能力、提前預(yù)警、在線監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警、應(yīng)急處置等功能，從而最大限度地保證樓宇防火安全。

17、較傳統(tǒng)的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，智能電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方法，采用溫敏控制器件，再使用的特殊曲線來(lái)組合，構(gòu)建了一套“自學(xué)習(xí)與自組織火災(zāi)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)”架構(gòu)。當(dāng)線路故障導(dǎo)致溫度過(guò)熱的時(shí)候，溫敏控制器件快速感應(yīng)，并在最快時(shí)間里自動(dòng)切斷電源，減少觸電事故，降低火災(zāi)危險(xiǎn)性。該智能防火項(xiàng)目將在年全面進(jìn)行市場(chǎng)推廣。（徐） 一種新型高保坍型聚羧酸減水劑的合成及其性能研究作者：張栓紅， 賈吉堂， 賈守偉， 張明， ZHANG Shuanhong， JIA Jitang， JIA Shouwei， ZHANG Ming作者單位：山東華偉銀凱建材科技股份有限公司,山東淄博,256410刊名：新型建筑材料 英文刊名：New Bui

18、lding Materials年，卷(期：2014,41(41. 陳新秀 聚羧酸系高性能減水劑的研究進(jìn)展與展望期刊論文-福建建材 2012(032. 房桂明;于濤;陳紅巖 一種聚醚型聚羧酸減水劑的合成工藝研究 2012(013. 劉春燕;王自為;衛(wèi)曉慧 新型聚羧酸接枝保坍劑的合成與性能研究期刊論文-新型建筑材料 2012(024. 張明;段彬;賈吉堂 新型聚羧酸系減水劑的合成研究 2010(035. 張栓紅;張明;賈吉堂 新型衣康酸酯類聚羧酸系減水劑合成及其性能研究期刊論文-新型建筑材料 2013(056. 李強(qiáng);王小軒;趙明哲 不同結(jié)構(gòu)大單體合成聚羧酸高效減水劑及其性能研究期刊論文-新型建筑材料 2007(107. 劉尊明;逢魯峰 聚羧酸高