高保塑型聚羧酸系高性能減水劑的制備

高保塑型聚羧酸系高性能減水劑的制備摘要本研究利用不同聚合度的聚乙二醇單甲醚，開(kāi)發(fā)了一種具有長(zhǎng)、短側(cè)鏈共存結(jié)構(gòu)的高保塑型聚羧酸系高性能減水劑。該減水劑不僅具有30%的高減水率，而且對(duì)于流動(dòng)性混凝土也具有良好的坍落度保持性能。關(guān)鍵詞保塑性；坍落度；聚羧酸系減水劑1引言聚羧酸系高性能減水劑是繼萘系、密胺系和氨基磺酸鹽系減水劑之后由全新理念研制的一類新型高性能減水劑，其在摻量較低(固體摻量0.1%～0.25%)時(shí)，就能產(chǎn)生理想的減水和增強(qiáng)效果，且對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間和干縮性影響小，坍落度保持性、與水泥和摻和料適應(yīng)性相對(duì)較好。此外，聚羧酸系高性能減水劑在生產(chǎn)過(guò)程中不使用甲醛，不排出廢液，具有SO42-和Cl-含量低等突出優(yōu)點(diǎn)。因此，聚羧酸系高性能減水劑被看作是高性能的、綠色環(huán)保的、應(yīng)用前景廣泛的減水劑品種。聚羧酸系減水劑是一類分子中含羧基接枝共聚物的表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)呈梳形，主鏈短，由含羧基的活性單體聚合而成；側(cè)鏈長(zhǎng)，主要為PEO鏈，具有較高的空間位阻效應(yīng)。聚羧系高性能減水劑除了具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)以外，還具有分子結(jié)構(gòu)多樣性和可調(diào)性的特點(diǎn)，其某些性能可以通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而達(dá)到，如可以適當(dāng)改變PCA的梳形結(jié)構(gòu)，使側(cè)鏈的密度與長(zhǎng)度適當(dāng)變化，從而達(dá)到某些性能要求［1-3］。我國(guó)建筑市場(chǎng)已經(jīng)表現(xiàn)出對(duì)綜合性能較優(yōu)異的聚羧酸系減水劑急需的態(tài)勢(shì)。近幾年來(lái)，我國(guó)在聚羧酸系減水劑的開(kāi)發(fā)及工業(yè)化生產(chǎn)上雖然取得了一定進(jìn)展，但同國(guó)外產(chǎn)品相比還存在很大差距，這主要表現(xiàn)在產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，品種單一及適應(yīng)性和保坍性差等諸多方面。為此，我們依據(jù)聚羧酸系減水劑的作用機(jī)理及高分子合成的基本理論，從分子設(shè)計(jì)的角度，利用國(guó)內(nèi)原料，優(yōu)化合成工藝，開(kāi)發(fā)了一種廉價(jià)、綠色環(huán)保、具有長(zhǎng)短側(cè)鏈共存結(jié)構(gòu)的高保塑型聚羧酸系減水劑產(chǎn)品。2實(shí)驗(yàn)2.1實(shí)驗(yàn)原料合成原料丙烯酸(化學(xué)純)：天津科密歐化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心；甲基丙烯酸(分析純)：中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司；甲基丙烯磺酸鈉(工業(yè)級(jí))：淄博澳納斯化工有限公司；聚乙二醇單甲醚-1200(工業(yè)級(jí))：上海臺(tái)界化工有限公司；聚乙二醇單甲醚-2000(工業(yè)級(jí))：上海臺(tái)界化工有限公司；對(duì)苯二酚(分析純)；濃硫酸(分析純)；引發(fā)劑(自制)；氫氧化鈉溶液(自制)；鏈轉(zhuǎn)移劑(分析純)。測(cè)試用原料水泥：鼎鑫P.O42.5水泥(化學(xué)成分見(jiàn)表1，物理力學(xué)性能見(jiàn)表2，其安定性合格)。表1水泥化學(xué)成分%循燒失量葬SO礎(chǔ)3備SiO咬2論Fe靈2置O水3匯Al角2康O永3殊CaO擔(dān)MgO揚(yáng)K螞2尖O訂Na節(jié)2剛O繡3.85哈2.25不25.56耳2.45啟6.10昏53.45苗3.34得0.80近0.20表2水泥物理力學(xué)性能倉(cāng)細(xì)度社/%辛標(biāo)準(zhǔn)稠度榜用水亞量辱/%鴉凝結(jié)時(shí)擱間做/(h:mi培n)瘡抗折強(qiáng)跨度臘/MPa姑抗壓強(qiáng)葡度折/MPa腳初凝碎終凝并3d扮28d津3d扎28d破0.80它27.5憐2:10尖3:56必4.68惕8.01明24.5犯47.82.2實(shí)驗(yàn)儀器四口燒瓶；冷凝管；電子節(jié)能控溫儀；恒溫水浴電動(dòng)攪拌機(jī)；恒流泵。2.3實(shí)驗(yàn)方法聚羧酸系減水劑的制備府在配有水浴鍋羽、溫度計(jì)、攪燦拌器、恒流泵停和回流冷凝管關(guān)的婆500m啞L嚇?biāo)目跓恐校瑱n加入一定量的秘去離子水，攪峰拌加熱燈至餃4劇0肚℃靈，待溫度穩(wěn)定掀后，開(kāi)始滴車加逃A況組分城和碑B泊組壞分舌(袋A滑組分為聚笨酯喚-80離0逃、聚霸酯威-100慧0捷、甲基丙烯酸墳、丙烯酸、甲村基丙烯磺酸鈉斬和鏈轉(zhuǎn)移劑按窩一定比例配置鹿的溶液艱，倆B恐組分為引發(fā)劑香配置的一定濃壘度的溶燦液反)虜，分別哲在巷1與h水和款2息h裙內(nèi)滴完。滴加占完畢后，保隸溫亮1扔h扎，用配置好的嘩氫氧化鈉溶液塞中和至中性，剖備用。華水泥凈漿和砂濾漿流動(dòng)度測(cè)定肉水泥凈漿戶和砂漿流動(dòng)度崇均按照《混凝兄土外加劑勻質(zhì)妻性試驗(yàn)方法》再（披GB807庭7蒙—嫂200釣0洪）的相關(guān)規(guī)定堪進(jìn)行測(cè)試。扇標(biāo)準(zhǔn)條件下新程拌混凝土性能嚴(yán)測(cè)定拔減水率、含氣俘量試驗(yàn)方法按剪照《混凝土外圣加劑》宮（豎GB807巡6鼻—貫199洗7生）的相關(guān)規(guī)定旱測(cè)定；坍落度柏及坍落度損失認(rèn)按照《混凝土解泵送劑》店（系JC473-艱200久1槽）相關(guān)規(guī)定測(cè)竭定。3結(jié)果年3.沸1茶凈漿性能穩(wěn)水泥凈漿試驗(yàn)屢結(jié)果見(jiàn)攏圖高1獻(xiàn)?？梢园l(fā)現(xiàn)，雪當(dāng)王PC掃A言摻量較小時(shí)，李凈漿初始流動(dòng)襪度較小，經(jīng)時(shí)花損失也較大；煉隨銀PC輸A唱摻量增加，凈刊漿流動(dòng)度增大匹，汪2都h貍流動(dòng)度基本無(wú)浙損失；當(dāng)摻量慨增大到一定程固度時(shí)，凈漿流飼動(dòng)度增加不明船顯；當(dāng)摻量增輝大書(shū)到川0.25禁%佳時(shí)，凈漿流動(dòng)勞度又會(huì)稍稍下左降。這是因?yàn)檠刖埕人嵯禍p水暴劑的分散性主挽要來(lái)源于靜電爬斥力和空間位伐阻效應(yīng)，該減趕水劑分子結(jié)構(gòu)愿中含有長(zhǎng)短不刮同的側(cè)鏈，羧燈基羅(達(dá)—坊COOM助)鵲、磺酸舉基響(轟—縱SO3M鉤)水的靜電斥力與將聚氧乙烯旱鏈罪(該—梯OC2H最4練—俱)昏的空間位阻效納應(yīng)得到較好的疲發(fā)揮，分子結(jié)委構(gòu)較合理，各鼠官能團(tuán)協(xié)調(diào)作覽用，使共聚物肢的分散性及分別散保持性非常些優(yōu)異。由水泥訂凈漿試驗(yàn)結(jié)果側(cè)可以發(fā)現(xiàn)，該跡聚羧酸系減水頂劑在低摻量下丘就具有非常優(yōu)鄙異的水泥粒子炮分散效果，同體時(shí)也具有良好斗的分散保持能池力。榆注緣：匠PC情A該摻量為折固后杰摻量，試驗(yàn)溫薦度糾2鋒0拴℃乒。噴圖姨1鏟水泥凈漿流動(dòng)君度經(jīng)時(shí)變化懇3.印2覺(jué)標(biāo)準(zhǔn)條件下新槳拌混凝土性能再鑒于該聚羧酸映系減水劑在水腳泥凈漿試驗(yàn)中蹲的優(yōu)異表現(xiàn)，仆進(jìn)行了實(shí)際混婚凝土配合比試想驗(yàn)，混凝土配仔合比見(jiàn)仆表簽3校，減水劑減水列率、含氣量及珠坍落度保持性粥能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)賀表盯4啄所示。佳表透3摔思混凝土配合比持水雙泥鼻(壺kg/m誘3兼)柏砂炊(殘kg/m餃3覆)產(chǎn)石困(教kg/m賢3綿)伏390役801員1019鹽表艷4歉帽P(pán)C迫A變減水率、含氣熟量及坍落度保薦持性能評(píng)價(jià)聾PCA差摻量捕/%眼減水元率夠W待R因/%藏含氣壯量色/%套坍落譯度飲(cm)循/娘擴(kuò)展鳴度歉(銳cm)遷0min或30min幫60min壞0.05鬧10棋2.5續(xù)80欺60屑40縫0.10藍(lán)20極3.6鞠100謝80皇60悔0.15爛26鞏4.1刻200布180防140毛0.20康32牌5.0述220嘩220斃200聞0.25單30理4.3賴210醒210辭190糕注吳：黨PC暈A掀摻量為折固后成摻量，試驗(yàn)溫烤度恨2拍0巧℃劫。麻由膠表統(tǒng)4劃可知，摻量謙為敬0.15品%過(guò)時(shí)，該聚羧酸持系減水劑就具沾有較高的減水錘率和較大的坍轉(zhuǎn)落度，并且坍丑落度損失較小械，該產(chǎn)品可以截作為高保塑型絡(luò)緩凝高效減水牲劑使用。當(dāng)具恥有梳型結(jié)構(gòu)的狼聚羧酸系減水澡劑摻入新拌混弟凝土后，減水寺劑所帶的極性納陰離子活性基術(shù)團(tuán)通過(guò)離子鍵遭、共價(jià)鍵、氫惕鍵及范德華力瘦等相互作用緊麗緊地吸附在強(qiáng)洞極性的水泥顆盟粒表面，從而仍使水泥顆粒帶攤電，根據(jù)同性享電荷相斥原理均，阻止了相鄰室水泥顆粒的相五互接近，增大傅了水泥與水的武接觸面積，使王水泥充分水化羽，并且在水泥綢顆粒擴(kuò)散的過(guò)點(diǎn)程中，釋放出仰凝聚體所包含凍的游離水，改每善了和易性，尿減少了拌水量嘩。同時(shí)，分子頌結(jié)構(gòu)中具有長(zhǎng)遷短側(cè)鏈，當(dāng)水扇泥顆?？拷鼤r(shí)目，即在水泥顆螺粒間產(chǎn)生空間阻位阻作用，空釋間位阻斥力越白大，對(duì)水泥顆條粒間凝聚作用漲的阻礙也越大往，使得混凝土故的坍落度保持感良好。4結(jié)論我(1)腔拴采用不同分子捎量的聚乙二醇森單甲醚、甲基羊丙烯酸、甲基仇丙烯磺酸鈉，潮制備的聚羧酸江系減采水劑同一分子湊結(jié)構(gòu)中含有不梅同長(zhǎng)度的側(cè)鏈愿，分子結(jié)構(gòu)較厭合理，各官能壽團(tuán)協(xié)調(diào)作用，縮使共聚物的分某散性及分散保姑持性非常優(yōu)異暖。姥(2)怖服在減水劑摻量理較低的情況下胞，水泥凈漿就葡有很好的流動(dòng)嫁度，且經(jīng)時(shí)損舌失較??；新拌隨混凝土具有較炊大的坍落度及貫良好的坍落度座保持性能。該贊聚羧酸系減水分劑可以作為高任保塑型緩凝高登效減水劑使用孕。參考文獻(xiàn)哄1所．鏟簡(jiǎn)李崇彎智純,表閘等形.戚播聚羧酸系減水底劑結(jié)構(gòu)模型與持高性能化分子梅設(shè)熟計(jì)坡.蠢蹦建筑材料學(xué)駕報(bào)灶,Vol.漿7,No.羊2,195覽2色．添Lizu帆ka,Ma已sanori詠,Fuj追iu,Ak柿ira.S糞emento雪Giju貿(mào)tsuNe坡npo.1嶄985,(旨35),8輛9-92盾3偽．如Nawa磚T.Th食eEff