| 聚羧酸高效减水剂的结构与性能关系研究 | ||
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摘要：以过硫酸铵和双氧水为复合引发体系，采用不饱和单体直接共聚，得到一类主链为羧基、酯基、酰胺基，侧链为聚乙二醇醚基的新型聚羧酸高效减水剂，研究了共聚物的结构对分散性能的影响。关键词：聚羧酸；高效减水剂；超塑化剂1前言近年来， 2.1聚羧酸减水剂的制备 2.1.1主要原料烯丙基聚乙二醇，工业级；甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯，进口；丙烯酸，化学纯；丙烯酰胺，化学纯；丙烯酸甲酯，工业级；链转移剂，试剂级；过硫酸铵、30%双氧水、NaOH均为试剂级。2.1.2实验方法向装有温度计、搅拌棒、滴液漏斗、回流冷凝器的四口烧瓶中加入烯丙基聚乙二醇和部分去离子水，搅拌升温至85℃左右，分别滴加单体水溶液、链转移剂和复合引发剂，控制滴加时间在2.5h左右，保温1h，降温至45℃，加入30%NaOH中和至PH7.0左右，得无色或浅黄色透明液体，加水稀释至固含量为22%，得到聚羧酸减水剂，代号SP。2.1.3聚羧酸减水剂配比的正交设计控制复合引发剂和链转移剂用量不变，在加料顺序、反应温度、反应时间、物料总浓度等反应条件固定下，通过改变各种反应单体的摩尔比以及烯丙基聚乙二醇的聚合度，制备一系列具有不同结构的聚羧酸减水剂。通过测试其在水泥上的分散性及分散保持性来研究各因素对聚羧酸减水剂性能的影响。实验方案见表1。2.1.4聚羧酸减水剂的主链优化根据正交试验结果，在聚羧酸减水剂主链上分别引入酰胺基、酯基等活性基团，进一步优化聚羧酸减水剂的主链结构。2.2性能测试 2.2.1测试用原材料水泥：联合P.O.42.5级，上海联合水泥有限公司；石子：碎石，粒径5~25mm，连续粒级，空隙率43.6%；中砂：细度模数2.9，含泥量0.4%。2.2.2测试方法按照GBT8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》测定净浆流动度；按照GB8076-1997《混凝土外加剂》测定减水率、抗压强度比；按照JC473-2001《混凝土泵送剂》标准测定减水率、混凝土坍落度损失。3结果与讨论 3.1正交实验结果与分析SP聚羧酸减水剂的固含量为22%，掺量为水泥重量的1.0%，水灰比为0.29。测试水泥净浆的初始流动度与60分钟后的净浆流动度，实验结果及分析见表2、表3、表4。比较四个因素对聚羧酸减水剂分散性能的影响情况，影响水泥净浆初始流动度的最大因素是D，最佳聚合度为35；其次是因素A，最佳用量是7.5mol；因素B丙烯酸酯的摩尔比）和因素C极差相当，最佳用量分别为0mol、1.0mol。比较四个因素对聚羧酸减水剂分散保持性能的影响情况，影响水泥净浆60分钟流动度的最大因素是B丙烯酸酯的摩尔比），最佳用量是2.0mol；因素A和因素D极差相当，因素A最佳用量是7.5mol，因素D最佳聚合度为35；最后是因素C，最佳用量为1.25mol。3.2不同主链结构对水泥净浆流动度的影响根据正交实验结果，在聚羧酸减水剂主链上分别引入酰胺基、酯基等活性基团，进一步优化聚羧酸减水剂的主链结构，考察不同主链结构对水泥分散性及分散稳定性能的影响。从表5可以看出，通过调整聚羧酸减水剂的主链结构，改善聚合物分子的亲水亲油平衡，可以进一步改进聚羧酸减水剂的分散性能及分散保持性能。在聚羧酸减水剂的主链上引入适量的酰胺基团有利于增加聚羧酸减水剂的分散保持性能；引入酯基则可以分为两种情况：在SP-10的基础上引入酯基有利于提高聚羧酸减水剂的分散保持性能，而在SP-14上引入酯基则大大降低了聚羧酸减水剂的分散性能。3.3混凝土实验 3.3.1按GB8076-1997方法测定的减水率及抗压强度比3.3.2按JC473-2001建议配比测定的减水率及坍落度损失4结论在水溶液中，以过硫酸铵和双氧水为复合引发体系，采用烯丙基聚乙二醇、丙烯酸等不饱和单体直接共聚，合成了一类具有疏型分子结构的聚羧酸高效减水剂。 正交实验结果表明，影响水泥净浆初始流动度的最大因素是烯丙基聚乙二醇的聚合度，其次是丙烯酸的摩尔比；影响水泥净浆流动度保持的最大因素是甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯的摩尔比，其次是丙烯酸的摩尔比和烯丙基聚乙二醇的聚合度。通过调整聚羧酸减水剂的主链结构，改善聚合物分子的亲水亲油平衡，可以进一步改进聚羧酸减水剂的分散性能及分散保持性能。 水泥净浆流动度以及混凝土减水率的测定表明，本研究制备的聚羧酸减水剂对水泥粒子具有较好的分散作用。当掺量为水泥重量的1.0%，水泥净浆流动度达到270mm；掺量为水泥重量的1.1%时，混凝土减水率分别达到21.6%和26.8%。
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