当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

聚羧酸型减水剂的合成工艺探讨


维普资讯 http://www.cqvip.com

福 建 建设 科技

2 0 0 8 . N o . 2  

■建材与 化学建 材 

聚羧 酸型减 水剂 的合成工艺探讨 
张万烽 ( 福建 省建 筑科学 研究 院
[ 提

福州  3 5 0 0 2

5 )  

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 型减水刑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 
Ab s t r a c t : T h i s   p a p e r   f o c u s e d   o n   p r e p a r a t i o n   t e c h n o l o g y   o f   p o l y c a r b o x y l i y   w a t e r —r e d u c e r   wi t h   r e a c t i o n   t e mp e r a t u r e, r e a c t i o n   t i me ,t h e   d o s -  
a g e   o f   i n i t i a t o r   f o r   i n lu f e c e i n g   f a c t o r s   o f   r e a c t a n t s   p r o p o r t i o n,a n d   o p t i mi z e d   c o n d i t i o n s   w e r e   i f x e d   b y   a   s e i r e s   o f   e x p e i r me n t s .T h e   r e s u l t   o f   c o n c r e t e   e x p e i r me n t s   i n d i c a t e s   t h a t   t h e   p o l y c a r b o x y l i y   w a t e r —r e d u c e r   h a s   p r e f e r a b l e   s e r v i c e   p e r f o r ma c e、   Ke y   wo r d s:p o l y c a r b o x y l i y   wa t e r —r e d u c e r ;s y n t h s i s   t e c h n o l o y ;c g o n c r e t e ;p e r f o r ma n c e  

1前 言 

将一定量的聚醚 、 甲基 丙 烯 酸 、 阻 聚剂 对 苯 二 酚 和催 化 剂 

混凝土减水剂 可以较 好地分散 水泥颗粒 , 减少 达到规定 

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 

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。  

1 3 0  ̄ C 下酯化 8 h 。反应结束 后 , 真 空除 去其 中的带水刺 和少 
量杂质 , 得 到所需 的大单体 。   在 1 3 0  ̄ C 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 。  

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 1 9 8 5年 由 F t 本研发成功 后 , 2 0世纪 9 0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 J 。  

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 , 9 0 ℃ 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 . 5 h滴完并 保 温搅拌 2 . 5 h 。反 应结 束后 冷 却至 7 0 ℃用  N a O H水溶液 ( 3 0 %) 中和 p H值 为 6— 7 , 得到 黄色 或棕红 色 
的水溶液 ( 浓度为 2 0 %) 。   2 . 2 . 3水泥净浆及混凝 土性能试验 
按照 G B 8 0 7 7~ 2 0 0 0和 G B 8 0 7 6—1 9 9 7对 聚 羧 酸 型 减 水 

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 

剂进行净浆和? 昆 凝土性能 测试 。  
3 结 果与 讨 论  3 . 1反 应 温度 对 聚 羧 酸 性 能 的 影 响  本聚合反应是吸热反应 , 聚合温度影 响 了反应 的进程及 

2 . 1 实验 原料 及 试 验 设 备 

产物的性能。如果温度选择过低 , 则引发剂 的半衰期过长 , 在  般的聚合时间 内, 引发 剂残 留分率 大 , 单体的转化率 就底 ;  


聚醚 ( 分子量为 1 2 0 0 , 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 

而温度过高 , 则半衰期 过短 , 早期 即有大量分解 , 聚合后期 将 

无足够的引发剂来保 持适 当的聚合速率 , 造成 聚合产物 的分 
子结构不均匀。同时温度 愈高 , 聚合速 率愈 大, 同时聚合 物分  子量愈低  。聚合温度对反应 的影响如表 l 所示 。  
表1   温度 对 产 物 性 能 的 影 响 

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 s l , 6 0 %) ; 国内聚 羧酸  ( p s 2 , 4 0 %) ; 自制聚羧酸( p s 3 , 2 0 %) 。   水泥: 炼 石 P? 0   4 2 . 5级 普通 硅 酸盐 水泥 ; 建福 P ? 0   4 2 . 5级普通硅酸盐水泥。  

编号 
I   2   3  

温度/  ̄ C  
7 0   8 0   9 0  

净浆流动度( 0 / 3 0 m i n )  
2 O 4   mm/1 6 O mm  2 2 7 mm/ 1 8 6mm  2 31 mm/ 2 O 0mm 

5 0 0 m l 三颈烧瓶 ; 集热式恒 温磁力搅 拌器 ; 温度计 ; 2 5 0 m l  
滴液漏斗 ; 旋转蒸发器等 。  
2 . 2合 成 方 法 

4  

l O 0  

1 9 0 mm/ 1 5 3 mm 

随着温度 的升高 , 水 泥净浆分散性先 增大 , 后随之降低 ,  
I O 0  ̄ C时所合成的减水 剂对水 泥净浆分 散性最 差 。这可 能是 

2 . 2 . 1大单 体的合成 

因为一方面温度 升高 , 分子量减小 , 从而影响它对水泥净浆流 
动度的保持 , 另一方面 , 主链上 的侧链 因为 是酯 类化合物 , 在  高温下发生可逆反应 , 部分侧链 发生脱 落从而造 成分散性保 

收 稿 日期 : 2 0 0 8 —O 1 —3 0  

维普资讯 http://www.cqvip.com

●建 材与 化学 建材 
持的降低 。  
3 . 2反 应 时 间 对减 水 刑性 能 的影 响 

福建建设科技 2 0 0 8 . N o . 2  
凝聚, 同时 聚羧 酸分 子 中的羟基 、 羧基 吸附在 水化物 的 晶核  上, 延缓 了结晶 、 水化硬 化 的速度 , 从 而有 利 于混凝土 的保坍 
性 能  。  

随着反应 的进行 , 单体浓度逐 步降低 , 聚合物 浓度 则相应  提高 , 延长反应 时间主要 是为了提高转 化率 , 对产物性 能的影  响较小 。反应时间对聚羧酸系减水剂的分散性能的影响如表 2 。  
表 2 反 应 时 间 对 产 物 性 能 的 影 响 

为了进一步 比较合成 产物 的性 能 , 将所合 成 的聚羧酸 与  国外 的 p s i聚羧酸减 水剂 、 国内 p s 2聚羧酸 减水剂 进 行 了混 
凝 土 性 能试 验 。  
表 4 各 种 外 加 剂 混 凝 土 试 验 数 据 

编号 
l   2   3   4  

反应时 间/ h  
2   3   4   6  

净浆流动度 ( 0 / 3 0 a r i n )  
l 8 2   mm/ l 0 0mm  2 3 0 mm/1 9 3 mm  2 3 8 mn  2 0 5 mm  2 3 3 mm/1 9 7 mm 

减水剂  名 称 
国外 P s l   国内 P s 2   自制 p s 3   国外 P s l  
国内 P s 2  

掺量  用水量  / %  / k g  
0 . 2   0 . 2   0 . 2   0 . 2  
0 . 2  

水泥 
名 称 

初始坍  0 . 5 h   2 8 d   落度  坍落度  强度  / c m   / MP a  
2 l 0   2 0 5   2 l 0   2 0 5  
2 o o  

l 3 7 . 5   炼 石 水 泥  l 3 7 . 5   炼 石 水 泥  l 3 7 . 5   炼 石 水 泥  1 4 2  
1 4 2  

1 5 0   7 0   1 2 0   1 7 0  
l o o  

5 2 . 6   5 3 . 8   5 9 . 2   5 5 . 3  
5 0 . 4  

如果 聚合 时反 应时间较 短 , 则 共 聚体 系 中单体 的转化 率  较低 , 溶液 中还存在着一定 的单体 , 这对于水泥净 浆流动度 的  保持不利 。反应 的时间越长 , 侧链脱落 的数 目就越多 , 以致于  难 以“ 屏蔽 ”主链上 的发挥减 水作 用的功能基 团如羧 基 、 磺酸  基, 从 而引起水泥净浆流动度保持 能力 的下降 。  
3 . 3 引发 刑 用 量 的 影 响 

建 福 水 泥 
建 福 水 泥 

自制 p s 3  

0 . 2  

1 4 2  

建 福 水 泥 

2 o o  

l 6 0  

5 6 . 1  

注: 混凝土配合  ̄ L / k g , C ( 水 泥) : s ( 砂子 ) : G ( 石子 ) = I : 2 . 0 4 : 2 . 6  

在 聚合 反应过 程中 , 引发 剂用 量对 产物的分子量大小 、 分  子量分布 和单体 的转化率有十分重要 的影 响。其 中分子量 的  大小 和分子量分 布影响着减 水率 和混凝 土 的保 坍性 能单体 ;  

通过 混凝 土试 验 , 自制的 聚羧酸减 水剂具 有较好 的使用  性能 , 已经到达或优 于国内合成 聚羧酸的水平 , 但 比起 国外的  聚羧酸减水剂 , 还有一定 的差距 。根据 以上的试 验分析 , 我们  得 出了最佳 的合成工艺条件 。  
4结 论 

而单体转化率关 系到聚羧酸聚合物 的产率 和有效 含量 。具体 
数据如表 3所示 。  
表3   引 发 剂 用 量 对 产 物 性 能 的 影 响 

( 1 ) 当聚合条件为 : 反应 温度 9 0  ̄ C, 反 应时 间 4 h , 引发剂 

编号 
l   2   3   4  

引发剂用量/ % 
l _ 5   2. 0   2. 5   3 . 0  

净浆流动 度( 0 / 3 0 m i n )  
l 6 5 /l o o   2 2 0 /I 7 0   2 38 / 2l 2   2 3 2 / 2 0 8  

用量 2 . 5 %时 , 合成 出的聚羧酸具有最佳 的使用效果 。  
( 2 ) 根据 混凝 土试 验 , 自制 的聚羧酸减水剂 已经具有较好  的使用效 果 , 且部分性能 已经 优于国内大多聚羧酸的水平 。  

( 3 ) 减水剂在水溶液下生产 , 工艺条件温 和 、 无污 染 , 符合 
环保 发展 方向 , 将有广泛 的发展前 途。  
参 考 文 献 
[ I ]周志威 、 吕生华等 , 聚羧 酸系高效减水 剂的研 究进展 [ J ] , 化 学建 
材, 2 0 0 6 , 2 2 ( 4 ) , 3 3~3 7  

从表 中可 以看 出 , 引发剂 用量在 2 . 5 %时 , 净浆 流动度 达 

到最 大值 , 同时其经时损失最小 。  
3 . 4 混 凝 土 性 能 试 验 


般认 为 , 聚羧酸系减水剂 的分散能力除 了静 电斥力外 ,  

[ 2 ]潘祖仁 , 高分子化 学[ M] , 第2 版, 北京 : 化学x - _ , l k 出版社 , 1 9 9 7   [ 3 ] 徐 小军、 胡建华等 , 丙烯酸酯类微凝胶 的制备及其表征 [ J ] , 复旦 
学报 (自然科 学版 ) , 1 9 9 8 , 3 7 ( 3 ) , 2 6 5  

主要是通过其 梳形 结构 提供 了空 间位 阻效应 , 即水 泥颗 粒 的  表面被一种嵌段或 接枝 共 聚物分散 剂所 稳定 , 以防发生无 规 


相关文章:
聚羧酸合成工艺
聚羧酸型减水剂的合成工艺 1 前言 混凝土减水剂可以较好地分散水泥颗粒,减少达到...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...
聚羧酸系高效减水剂的合成及机理研究进展
分类号 密编级号 毕业论文 题学姓专学 目 聚羧酸系高效减水剂的合成及机理研究进展 院名业号 生命科学与化学学院 郭鑫民 化学工程与工艺 282090140 张建斌 2012...
聚羧酸的合成原理
聚羧酸型高分子用作混凝土减水剂的历史不长,日本是其首要 研究开发国和使用国...3 聚羧酸系减水剂的合成方法 聚羧酸系减水剂的主要原料有不饱和酸, 如马来酸酐...
聚羧酸系高效减水剂合成(毕业论文)
研究开发该类减水剂具有良好 的研究与应用前景,并且目前在我国的研究尚处于起步...大幅度提高,进一步完 善和提高了 PMA- MPEG 型聚羧酸系高效减水剂的制备工艺。...
聚羧酸系高效减水剂的制备及性能
[2] 本文通过对聚羧酸系高效减水剂的合成条件的研究,主要路线为:以聚乙 二醇...确定实验的最优配方和工艺条件,采用红外分析聚羧酸系水泥减水剂分子基团, 并且...
浅谈聚羧酸系高效减水剂的作用机理及合成工艺
浅谈聚羧酸系高效减水剂的作用机理及合成工艺_能源/化工_工程科技_专业资料。浅谈...研究开发新型的聚羧酸系减水剂受到国内外广泛关注,代表了高效 减水剂的主要发展...
聚羧酸减水剂合成配方的确定
聚羧酸减水剂合成配方的确定 采用自由基水溶液共聚方法合成聚羧酸减水剂。通过正交...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...
醚类聚羧酸减水剂的合成及其应用研究
3 聚合工艺对减水剂分散性能的影响 3.1 单体配比对聚羧酸减水剂分散性能的影响 单体的用量对减水剂性能有着很大的影响,本实验采用控制单因素的方法研究各小 单体与大...
聚羧酸高效减水剂的合成及性能测试-毕业论文
本论文详细介绍了国内外高性能减水剂的研究应用现状,分析了聚羧 酸系高性能减水剂的合成方法及发展趋势。 聚羧酸高效减水剂的结构基本上都遵循一定的规则,即:在梳型...
一种新型聚羧酸系高性能减水剂的合成及性能
本文介绍了一种聚羧酸系高性能减水剂的合成工艺,并进行了水泥 混凝土性能试验。试验...自 20 世纪 80 年代后期,欧美 等国家开始对聚羧酸系减水剂进行研究开发,并于...
更多相关标签:
聚羧酸减水剂合成工艺 | 聚羧酸减水剂生产工艺 | 聚羧酸合成工艺 | 聚羧酸减水剂 | 聚羧酸减水剂母液 | 聚羧酸高效减水剂 | 聚羧酸减水剂价格 | 聚羧酸减水剂配方 |