聚羧酸减水剂的合成工艺及性能研究模板.doc

一个新型聚醚类聚羧酸减水剂合成工艺及性能研究
摘要：采取奥克企业新型聚醚OXAB-608和丙烯酸为聚合单体，经过水溶液自由基聚合合成了减水剂，研究了合成工艺对减水剂性能影响规律。结果表明：当聚醚和丙烯酸摩尔比为4.5，引发剂用量为聚合单体总质量0.5%，链转移剂用量为聚合单体用量0.17%，反应温度为60℃时，合成聚羧酸减水剂在掺量为水泥质量2.0%时，减水剂效果最好。
关键词：聚羧酸减水剂，丙烯酸，聚醚，自由基聚合
Synthesis and Properties of new polyether polycarboxylate superplasticizer
Sun gui-e ， Fan lei ，Fu yang ，Zhou li-ming ，Liu zhao-bin，Zhu jian-min
(Liaoning Oxiranchem. GROUP CO., LTD, Liaoning Liaoyang 111003)
Abstract: oxiranchem corporation 's new polyether with OXAB-608 and acrylic acid as monomer was synthesized by aqueous solution radical polymerization water-reducing agent to study the properties of the synthesis process on water-reducing agent were investigated. The results showed that: When the ether with acrylic acid molar ratio of 4.5, triggering agent is the total mass of monomer 0.5%, chain transfer agent is 0.17% of monomer amount, the reaction temperature is 60 ℃, the synthesized poly - carboxylic acid water reducer for cement quality in the ash 2.0%, the water reducer best results.
Keywords: polycarboxylate water reducer, acrylic acid, polyether, free radical polymerization
1、序言
高效减水剂又称超塑化剂，它两种基础作用是使混凝土水胶比降到最低和流动性达成最大。进入二十一世纪，高效减水剂应是性能愈加好、更能满足实际需要高性能减水剂，除含有高效减水、改善混凝土孔结构和密实程度等作用外，还能控制混凝土塌落度损失，愈加好地处理混凝土引气、缓凝、泌水等问题[1]李崇智,李永德,冯乃谦. 聚羧酸减水剂合成工艺研究[J]. 混凝土, (5)3-6.
[2]李崇智,冯乃谦,李永德. 一个新型聚梭酸系高性能减水剂作用机理及其应用[J].化学建材，，30-33．
1]。
（甲氧基）聚乙二醇单（甲基）丙烯酸酯类减水剂分散性和保塌性很好，而且水泥适应性强，被广泛应用。不过其合成工艺需要酯化和聚合两部分，生产周期长，且操作麻烦，成本高，正逐步被醚类聚羧酸减水剂所替换。现在市场上广泛应用醚类减水剂性能最好产品是，使用OXAB-501聚醚结构类型合成减水剂产品，不过合成减水剂产品价格也较高，本文采取辽宁奥克化学股份新型OXAB-608聚醚为原料，合成减水剂应用性能已达成或超出使用OXAB-501聚醚合成减水剂产品性能，且减水剂成本比使用OXAB-501聚醚合成减水剂成本低，性价比更高。
2、试验
2.1原料及仪器
本试验原料：OXAB-608聚醚（辽宁奥克化学股份企业生产），工业级；丙烯酸，工业级；引发剂A 、B和链转移剂C；氢氧化钠，工业级；去离子水；基准水泥；标准砂。
本试验设备：四口烧瓶，温度计，搅拌器，蠕动泵，砂浆机。
2.2聚合试验方法
先将一定量OXAB-608聚醚和蒸馏水加入到烧瓶中，搅拌升温到指定温度，首先加入A水溶液，然后用蠕动泵开始分别滴加AA水溶液和B和C水溶液，AA水溶液滴加3～3.5h，B和C水溶液滴加3.5～4h，保温老化1h，用30%氢氧化钠溶液中和至ph=6-7，即得减水剂。
2.3净浆评价试验
水泥砂浆流动度测定方法，基准水泥 P.O. 42.5，水灰比0.416，减水剂掺量0.2%（固体质量和水泥质量百分比，以下同）。
具体配比以下表：
表1 考察砂浆流动度材料配比
水泥/g
砂子/g
水/g
减水剂干剂量/g
225
675
93.5
0.45
3、结果和讨论
依据文件介绍及前期工作经验，我们以下面工艺为基础工艺，对各影响原因进行考察反应温度为60℃，酸醚比为4，引发剂用量为聚合单体0.4%，链转移剂用量为聚合单体用量0.17%。条件考察中对比标样为，市场上使用OXAB-501聚醚合成性能优异减水剂样品。
3.1酸醚比对减水剂应用性能影响
固定其它百分比不变，改变聚醚和羧酸摩尔比。聚醚和羧酸是减水剂关键组成部分，共同接枝到减水剂主链上，聚醚起到空间位阻效应，延长水泥粒子水化时间，而羧酸起到吸附水泥粒子作用，使减水剂包裹水泥粒子，从而延长水化时间。

图1 酸醚比对减水剂应用性能影响
由图1能够看出，伴随酸醚比增大，初始砂浆和1h砂浆全部是先增大以后减小，当酸醚比是4.5时候，二者值最大且要好于标样。分析认为这是因为酸醚比较小时，羧酸基团在减水剂分子主链上百分比较小，吸附水泥粒子效果很差，使减水剂不能立即地包裹水泥粒子，造成砂浆流动度小，而当酸醚比较大时，聚醚基团在主链上百分比较小，而不能很好地起到减水作用（即预防水泥粒子水化），所以砂浆流动度也较差，所以当酸醚摩尔比为4.5时，减水剂应用性能最好。
3.2引发剂用量对减水剂应用性能影响
固定酸醚摩尔比为4.5，改变引发剂用量。引发剂是减水剂合成中必不可少原因，其用量大小关系着减水剂分子分子量及主链长度，只有适宜主链长度才能使减水剂充足发挥其作用。

图2 引发剂用量对减水剂应用性能影响
由图2可知，初始和1 h砂浆流动度全部伴随引发剂用量增加呈抛物线规律。当引发剂用量为聚合单体0.5%时，效果最好。分析认为引发剂用量太小，聚合单体转化率不高，造成减水剂性能差，当引发剂用量过大时，减水剂分子量较小，分子主链长度较短，不能完全包裹水泥粒子，性能也不佳。
3.3链转移剂用量对减水剂应用性能影响
固定酸醚摩尔比为4.5，引发剂用量为聚合单体0.5%，改变链转移剂用量。链转移剂能够调整减水剂分子量大小，延长自由基寿命，对减水剂合成有益。

图3 链转移剂用量对减水剂应用性能影响
由图3可知，当链转移剂用量为0.17%时，砂浆流动性最好。分析认为链转移剂用量太小，减水剂分子主链过长，不能很好地在水中伸展开，就不能有效地吸附水泥粒子，砂浆流动性差，用量太大，主链长度太小，不能完全包裹水泥粒子，砂浆流动性也不好。
3.4反应温度对减水剂应用性能影响
固定酸醚摩尔比为4.5，引发剂用量为聚合单体0.5%，链转移剂用量为0.17%，改变反应温度。反应温度对自由基生成速率有影响，从而对聚合也产生影响。

图4 反应温度对减水剂应用性能影响

由图4可知，当反应温度为60℃时砂浆效果最好。分析认为温度较低时，反应速率较慢，造成聚合单体转化率较低，砂浆流动性差，温度过高时，聚合速率太快，单位时间内产生自由基很多，自由基浓度很大，减水剂主链长度较小，砂浆流动性也不佳。
3.5 不一样减水剂性能对比
固定酸醚摩尔比为4.5，引发剂用量为聚合单体0.5%，链转移剂用量为0.17%，聚合温度60℃，在此条件下合成减水剂OXAB-608减水剂，在同一条件下和其它类型减水剂做砂浆流动度试验。

图5 不一样类型减水剂对比
试验所选择对比减水剂均为市场上反应性能比较优异减水剂样品。从图5数据能够看出，OXAB-608减水剂性能要好于其它类型减水剂产品性能，含有很好市场竞争力。
4、结论
（1）奥克企业OXAB-608聚醚合成减水剂最好工艺为:酸醚摩尔比为4.5，引发剂用量为聚合单体0.5%，链转移剂用量为0.17%，聚合温度为60℃，反应时间为4.5~5h。
（2）试验结果表明：OXAB-608聚醚合成减水剂含有优异性能，减水剂固体掺量为0.2%，水泥砂浆流动度达成240mm，1h以后砂浆流动度达成230mm，经时损失小。
（3） OXAB-608聚醚合成减水剂性能已经达成或超出其它类型减水剂产品性能，含有很有市场竞争力。

参考文件