醚酯共聚类聚羧酸减水剂的合成与性能研究.pdf

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1、醚酯共聚类聚羧酸减水剂的合成与性能研究刘红霞，陈发兵。吴勇。郭光(江西省建筑材料工业科学研究设计院，江西南昌330001)摘要：通过醚酯共聚工艺，合成一种结合醚类高减水率和酯类对水泥良好适应性的具有较高综合性能的高性能聚羧酸产品。最佳合成工艺条件为：酸醚比3．5：l，引发剂用量为5．5％，反应温度控制在65—70％。制备出的醚酯共聚型减水剂应用于混凝土中时，具有同醚类一样的高减水率，同时具备良好的水泥适应性和保坍性，解决了醚类减水剂在工程应用中出现的掺量敏感、保坍性差、以及水泥适应性不佳问题，同时克服了酯类减

2、水剂减水性能低的难题。关键词：聚羧酸减水剂合成性能1前言我国从2l世纪初开始开发和生产聚羧酸系高性能减水剂，它的各种性能较以往第一代木质素磺酸盐减水剂和第二代萘磺酸甲醛缩合物为代表的减水剂都有了极大的提高和改进。它作为两亲性聚合物即使在低掺量时也能使混凝土具有高流动性，并在低水灰比时具有低粘度和高坍落度保持性能，是满足高强高性能混凝土不可或缺的材料¨“J。但聚羧酸在近几年的工程使用实践中，也暴露出了一些弱点。比如对砂石料、各厂家的水泥适应性差；对材料含泥量大小较为敏感；掺量控制需要非常精确，稍过量就会泌水，量

3、稍不足保坍性就不好等等诸多问题。减水剂是通过表面活性作用、络合作用、静电斥力和空间位阻作用来阻碍或破坏水泥颗粒的絮凝结构。理想结构应该是高分子聚合物，线性、多支链、疏水基团和亲水基团相间，疏水基团牢牢钉在水泥颗粒表面，封闭包裹住水泥粒子，而亲水基团伸向水溶液，从而阻碍水泥颗粒的絮凝结构。目前市场上的聚羧酸减水剂主要分为：聚醚型和聚酯型两种。聚醚型是以APEG、TPEG、HPEG为主要原料，与丙烯酸、马来酸酐等活性单体共聚得到；聚酯型则一般采用两步法获得，首先是MPEG与丙烯酸或甲基丙烯酸酯化形成大单体，然后进

4、一步与丙烯酸或甲基丙烯酸通过自由基共聚反应得到聚酯型聚羧酸减水剂。在工程应用中，发现这两种减水剂各有优劣"j。聚醚型减水剂主要的优势是减水率高，尤其是以HPEG合成的减水剂，在减水率上有大幅的提高，但该类减水剂对不同的水泥适应性差异较大，对掺量较敏感，而且通常出现和易性包裹性不佳的状况。聚酯类减水剂则生产工艺复杂，产品质量控制要求更高，而且减水率较难有大的提高，但此类减水剂最大的优势在于适应性好，对各种水泥均具有较好的适用性，而且对掺量不敏感，制备的混凝土包裹性和易性聚佳。如何合成出一种综合性能较好的减水剂，

5、不仅具备高减水率，而且能适应国内复杂的水泥是目前非常迫切的课题。目前国内已有一些厂家，通过酯类和醚类减水剂的复配，来改善水泥适应性问题，但简单的复配并不能发挥减水剂的最佳优势。本文要探讨的是一种醚酯共聚型减水剂的制备方法，从分子结构设计出发，通过醚酯共聚，将醚酯类优势官能团接枝到同一条主链上，从而发挥协同效应，从根本上改善减水剂的综合性能。但是由于分子量不同，而且醚类和酯类单体活性差异较大，放在一起共聚时不易得到均匀嵌段侧链的减水剂产品，所以合成难度较大，分子结构和工艺条件的设计和控制较为重要。2试验过程2．

6、1试验原料MPEG(M=1000)，甲基丙烯酸，自制双组份复合阻聚剂，浓硫酸，TPEG(M=2400)，氧化还原引发剂，丙烯酸，自制分子量调节剂。2．2试验设备数显恒速搅拌器1L电加热套、四口烧瓶、蠕动泵、四氟搅拌棒、电子秤、净浆搅拌机、混凝土搅拌机、坍落度测定仪。2．3减水荆合成试验步骤(1)将一定量的MPEG投入四口烧瓶中，加热到一定温度，投阻聚剂及催化剂，搅拌20分钟，然后加入甲基丙烯酸升温到指定温度，恒温一定时间，降温出料得大单体；(2)按一定比例将TPEG和底水投入四口烧瓶中，升温搅拌溶解。将A料、

7、B料配好待用。A料由一定比例的酯大单体、丙烯酸、水组成；B料由一定量的分子量调节剂、水组成。升温到一定温度，加入引发剂，同时开始滴加A料、B料；A料控制3．0h滴完，B料3．5h滴完，再保温熟化1h，降温至40℃加入碱液中和，出料，得40％浓度的醚酯共聚型聚羧酸减水剂。2．4混凝土试验混凝土配比见表1，固定减水剂掺量，测配制混凝土的初始坍落度及扩展度，并测定1小时后的坍落度损失情况。表1混凝土配合比CFAKSG(卵石)W洋房九江赣江砂S955—2020～31．5自来水P．042．5电力Mx=2．6225755

8、077232676l1603合成工艺对产品性能的影响3．1酸醚比对减水剂性能的影响分别研究了酸醚比2．0：1、2．5：1、3．O：1、3．5：1、4．0：1、4．5：1、5．0：1时，合成醚酯共聚类减水剂的性能，试验结·11·果见表2．表2酸醚比对醚酯共聚类减水剂的水泥混凝土性能影响净浆流动度坍落度(him)扩展度(mm)酸醚比(inl／1)SIDSLlhSL0SLlh2．0：1140，?，2．5：