聚羧酸型减水剂的合成工艺探讨

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[提　要] 　本文主要研究了反应温度、反应时间、引发剂用量对聚羧酸型减水剂合成的影响,并通过一系列的试验确定了最佳的合成工艺条件。混凝土试验表明,该聚羧酸型减水剂具有较好的使用效果。

[关键词] 　聚羧酸型减水剂　合成工艺　混凝土　性能

1 前言

混凝土减水剂可以较好地分散水泥颗粒,减少达到规定工作度的用水量,它既可以用来提高混凝土强度,也可以用来提高混凝土的工作性能,是混凝土材料中的关键组分之一。

目前广泛使用的混凝土减水剂主要有4大类,即萘系、密胺系、聚羧酸系和氨基磺酸盐系。其中聚梭酸系高性能混凝土减水剂在1985年由日本研发成功后, 20世纪90年代中期己正式工业化生产,是继木钙和萘系减水剂后发展起来的第三代高性能混凝土减水剂,以高减水率、高保坍、高增强、与水泥适应性强等特点,以及超分散性和超稳定性引起了人们的密切关注,目前在欧美一些发达国家得到了广泛应用[ 1 ]。

聚羧酸型减水剂分子链上具有较多的活性基团,主链上连接的侧链较多,分子结构自由度大,高性能化潜力大,因此聚羧酸型减水剂是近年来国内外研究较为活跃的高性能减水剂之一,同时也是未来减水剂发展的主导方向。本文在合成聚醚甲基丙烯酸酯大单体的基础上,采用水溶液共聚的方法合成出了聚羧酸系高效减水剂,通过因素试验确定最佳的合成工艺,并研究了其应用性能。

2 实验

2.1 实验原料及试验设备

聚醚(分子量为1200,上海台界化工有限公司) ;对甲苯磺酸(国药集团化学试剂厂) ;对苯二酚(天津市大茂化学试剂厂) ;甲基丙烯磺酸钠(余姚市东泰精细化工有限公司) ;甲苯(天津市大茂化学试剂厂) ;甲基丙烯酸(成都科龙化工试剂厂) ;过硫酸铵(天津市大茂化学试剂厂)等。

聚羧酸系减水剂:进口聚羧酸(p s1, 60% ) ;国内聚羧酸(p s2, 40% ) ;自制聚羧酸(p s3, 20% ) 。水泥:炼石P·O 42.5 级普通硅酸盐水泥;建福P ·O42.5级普通硅酸盐水泥。500ml三颈烧瓶;集热式恒温磁力搅拌器;温度计; 250ml滴液漏斗;旋转蒸发器等。

2.2 合成方法

2.2.1 大单体的合成

将一定量的聚醚、甲基丙烯酸、阻聚剂对苯二酚和催化剂对甲苯磺酸加到装有温度计的三颈瓶中,以甲苯为带水剂,在130℃下酯化8h。反应结束后,真空除去其中的带水剂和少量杂质,得到所需的大单体。在130℃下反应即是为减少甲基丙烯酸的挥发,又能提高了酯交换反应的安全度。

2.2.2 聚羧酸盐减水剂的合成

将预定的水和甲基丙烯磺酸钠加入到三颈瓶中, 90℃下分别滴加制备的大单体、甲基丙烯酸混合液和引发剂水溶液,约1.5h滴完并保温搅拌2.5h。反应结束后冷却至70℃用NaOH水溶液(30% )中和pH值为6～7,得到黄色或棕红色的水溶液(浓度为20% ) 。

2.2.3 水泥净浆及混凝土性能试验

按照GB8077 - 2000和GB8076 - 1997 对聚羧酸型减水剂进行净浆和混凝土性能测试。