低温高适应性高保塌抗泥型聚羧酸减水剂合成研究.doc

低温高适应性抗泥型聚羧酸高效减水剂的合成研究 本文作者单位：郑州大学jianshuiji01@126.com;TE摘 要:在低温（45℃）条件下，采用甲基烯丙基聚醚(TPEG)单体、丙烯酸及其酯类单体，以及自制功能单体，通过适当的引发体系进行自由基共聚合，合成了聚羧酸系减水剂。研究结果表明,低温合成的聚羧酸减水剂具有高适应、高保塌以及抗泥的特点，能有效解决砂石含泥量高的问题。本合成方法经多家合成母液厂家证明：工艺简单，温度低，时间短，效率高，生产成本较低。 关键词：聚羧酸减水剂；低温聚合；功能单体 0引言 混凝土减水剂是混凝土工业最重要的助剂，发展历程可分为3代：第一代减水剂( 20世纪30年代): 木质素磺酸盐类及松香酸钠、硬脂酸皂类等减水剂。其减水率低, 有一定缓凝和引气作用, 掺量过多会严重影响混凝土性能。第二代减水剂( 20世纪60年代): 萘系、三聚氰胺系等减水剂。其减水率高, 不引气、不缓凝, 增强效果好, 掺量过大对混凝土性能影响不大, 但时添加这类减水剂的混凝土坍落度损失大, 而且所用的萘、甲醛、三聚氰胺等原料对人体及环境有害。第三代减水剂( 20世纪80年代): 聚羧酸系减水剂。其具有掺量低, 减水率高, 混凝土坍落度损失小且不引起明显缓凝, 水泥适应性好, 有害成分含量低, 适宜配制高性能混凝土等特点。聚羧酸系减水剂由于具有显著的优点, 目前已成为综合性能最优、应用前景最好的混凝土减水剂。 但是，聚羧酸系减水剂在实际应用的过程中，出现了适应性差，对泥土敏感，因而保塌性差，混凝土状态差等缺点。针对此类问题，不少研究者提出了很多解决方案。诸如添加一些表面活性剂，甚至大单体、聚乙二醇等使泥土优先吸附这些表面活性剂；或者拌合混凝土的时候大量添加缓凝材料；甚至有些地方回到脂肪族和萘系减水剂老路上去了。这些方法要么在开倒车，要么不能从根本上解决聚羧酸减水剂适应性差、对泥土敏感的问题。笔者认为，只有从母液的合成上下功夫，通过引入功能单体有望能从根本上解决此问题。 本文尝试通过适当的催化引发体系，在聚羧酸大分子主链上引入功能单体合成高适应性、对泥土敏感度低的聚羧酸母液。 1实验部分 1.1 原材料 甲基烯丙基聚醚(TPEG)，工业品；丙烯酸，化学纯；马来酸酐，化学纯；功能单体，自制；双氧水，分析纯；引发剂，自制；巯基丙酸，工业品；去离子水，工业品；高岭土，工业品；膨润土，工业品；氢氧化钠，分析纯。 1.2 主要仪器及设备 三口烧瓶，温度计，烧杯，吸管电动搅拌器，分析天平，水泥净浆搅拌机，水泥胶砂搅拌机，混凝土搅拌机 1.3 实验步骤 1.3.1 聚羧酸系减水剂PC的合成 往三口烧瓶中加入计量的去离子水，甲基烯丙基聚醚，马来酸酐，双氧水，升温至45℃，待固体完全溶解后，同时滴加丙烯酸水溶液和引发剂水溶液，2~3 h滴加完毕。反应结束，温度降至常温，边搅拌边加入预先配置好的30%浓度的碱液，调节pH 值=7~8，得到固含量为40%的聚羧酸系减水剂。 1.3.2 产品性能测试 按 GB/T 8077—2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》中规定的方法分别测定水泥净浆流动度和水泥砂浆减水率；按 GB 8076—1997《混凝土外加剂》中规定的试验方法分别测定混凝土坍落度和混凝土抗压强度。 2 结果与讨论 2.1 合成样品对水泥净浆的影响 表1 不同品牌水泥净浆实验 水泥样品净浆(0h)mm净浆(1h)mm大地260240同力230220天瑞280260天山260230山水300320冀东285295表1为不同水泥的净浆实验，水灰比为0.27，减水剂掺量为水泥质量的0.2%。从表中可以看出，合成的聚羧酸减水剂对水泥有很好的适应性，净浆中的流动性与保塌性均较好。 表2 泥土含量对水泥净浆实验的影响 泥土掺量%净浆(0h)mm净浆(1h)mm0280260128026022702404260240825022010210160表2为泥土含量对水泥净浆的影响。泥土用高岭土和膨润土的混合物代替(高岭土和泥土的质量比为1:1)。从表中可以看出，随着高岭土含量的提高，净浆初始和1h后的流动度均随之减少。但是在泥土的含量达到8%时，初始仍然能达到250mm，1小时后能达到220mm。 2.2 减水剂对水泥砂浆的影响 由图1可以看出，随着掺量的增加,减水剂在砂浆中的减水率也逐渐提高。在减水剂用量为0.2%时，减水率达27%。 图1 减水剂掺量对砂浆减水率的影响 2.3 聚羧酸系减水剂对混凝土的影响 表3是减水剂对混凝土实验结果。由表3可以看出，泥土掺量的增加,混凝土坍落度损失逐渐加大，但是在泥土掺量达8%的条件