摘要：本文叙述了用一种易于成粉的聚醚材料作为主要单体的减水剂的合成方法，并对合成的产品进行成粉实验，测试其性能指标。该方法是采用一定分子量的烯基聚乙二醇醚在一定条件下与小分子含有不饱和双键的羧酸以一定的比例接枝聚合，获得一定分子量分布范围新型梳形聚羧酸盐减水剂。

关键词：

减水剂：聚羧酸减水剂/减水剂/聚羧酸粉剂

砂浆：湿拌砂浆添加剂/稳塑剂/修补砂浆/特种砂浆添加剂

涂料：内墙无机涂料无机涂料无机耐火涂料弗克风无机涂料硅质漆内墙硅质漆

1序言

自聚羧酸盐高效减水剂在中国开始应用以来，聚羧酸盐高效减水剂发展迅速。现代高性能混凝土不仅要求减水剂有高的减水率，而且要求其能具有适当的引气性、可调节的凝结时间和足够的混凝土坍落度及其保持性。聚羧酸盐减水剂不但能提高混凝土的工作性能，而且能满足不同标号混凝土的强度要求。因此，不同结构的聚羧酸盐减水剂不断被设计出来，并且在各种混凝土工程上得到了成功的应用。对羧酸减水剂的深入研究，其优越的性能表现扩展了其自身的应用空间，羧酸的成粉，及成粉后粉体的性能成为一个新的研究热点。市场上不断有新的羧酸粉体被生产厂家开发出来，其粉体在干粉砂浆方面的应用越来越多，并逐步取代了萘系、三聚氰胺等粉体的应用。

现在市场上的羧酸粉体多以聚酯类减水剂为主，聚酯类减水剂因其所使用的单体玻璃化温度较高，易于成粉，被广泛采用为羧酸成粉的母液。但酯类减水剂存在诸多不足，诸如易于吸潮，受压易结块，投放到水中溶解速度较慢等限制了其应用的范围。

鉴于聚酯类粉体减水剂存在的诸多不足，本文从母液出发欲开发一款能有效规避上述缺点的粉剂产品。

本文选定常温下能够以固体粉末状稳定存在，对水泥适应性较宽的TPEG为主要原料，并以马来酸酐等含有多个强极性基团的小单体为共聚单体，以之改善其在水中的溶解速度，但考虑到TPEG合成样品的玻璃化温度较低，在高温下很容易软化甚至液化，会给水剂的成粉工艺造成很大困难。

本文从增大合成样品的玻璃化温度为出发点，在不影响减水剂减水性能的前提下，寻找合适的单体及配比、工艺，来获得能有效提高玻璃化温度聚合物减水剂水剂。

2合成

2.1合成主要原辅材料

2.2合成

在反应釜中加入水，MA和液碱，搅拌一会后，加入TPEG、MAS，一定的温度条件下，加热搅拌，温度不超过60度，使得反应容器内的物料渐渐溶解成均匀的溶液，加入KPS，继续加热搅拌，确保温度在60--70度之间保持1h，然后升温至80--85度间保温1h，最后升温至90--95度保温2h，结束反应。反应完毕，降温至50度以下，用氢氧化钠溶液中和到PH：7-8，加水调节到规定浓度，即制得梳形聚羧酸盐减水剂，固含量为40％。

3检测

3.1水泥净浆流动度的测定

水泥净浆流动度依据GB/T-《混凝土外加剂匀质性试验方法》，对聚羧酸盐减水剂进行性能测定。W/C=0.29，聚羧酸盐减水剂（固含量20％）的用量为水泥的1.0%；净浆实验采用的水泥为海螺P.O52.5水泥。

3.2混凝土测定

水泥净浆流动度依据GB-《混凝土外加剂》，对聚羧酸盐减水剂进行性能测定。实验采用海螺P.O52.5水泥。

4水剂合成结果与讨论

4.1聚合各单体配比

MA为反应活性较低的活性单体，MA的相对量少，聚合后的梳状接枝共聚物主链负电荷密度相对较低，其分散性将会跟着降低；MA的相对量大，聚合时，因其反应活性低，将导致共聚率下降，得到的梳状结构分子量偏小，不利于分散保持。实验以TPEG为基准，以MA的相对量为为主要调整对象，依据聚合情况调整链转移剂及小分子活性小单体的相对量，使得聚合单体的分子量分布，平均分子量在一个合适的范围。实验测得TPEG与MA的最佳摩尔比为1：2.4；MA与链转移剂为的单体摩尔量之比为1：0.2；引发剂与双键活性物摩尔量之比为0.：1；根据经验，设定实验在初始均化温度60--70，初始引发温度80--85度，保温熟化温度为90--95度的条件下进行，均化1h，初始引发1h，保温2h，引发剂3小时。具体实验结果如下所示：

表1：表格内的摩尔比为TPEG：MA之比；

MAS的相对量调整为MA的相对量摩尔量之比为：MA：MAS=1：0.2

同比测试8H-20%的净浆值、砂浆及一小时后砂浆值，所得结果分别为为、和。测试所的结果优于8H-20%，另外从表格内反应的数据来看，砂浆扩展度的损失基本是随着MA的相对量的增加呈下降趋势。

表2：固定TPEG与MA的摩尔比为1：2.4，调整MAS、AA的相对量，

表中所示摩尔比为MA：MAS的值：

MAS加入的目的为调节聚合物的分子量分布范围，但MAS的加入将导致平均分子量降低，若MAS的相对加入量较大，聚合物分子量偏小，在水泥浆体分散体系中，在受到静电作用，吸附到水泥颗粒表面的速率较快，其净浆损失和砂浆的分散保持能力将下降。

从表中可以看出，MAS的相对量较小时，分子量分布范围较宽，聚合物母液虽然黏度在正常范围，但对水泥的分散性能不佳，提高MAS的量，分子量分布范围收窄，但平均分子量的下降也将导致对水泥的分散保持能力下降。

从实验的结果来看，当比例MA：MAS的量控制在1：0.2的时候，所得实验结果最好。

4.2聚合温度

本次寻找最佳引发温度范围，固定反应物的配比为上述实验得出的最佳配比，熟化温度在前面实验的基础上及反应熟化过程现象观察情况，该熟化温度对与该反应体系是较为合适的，本次实验的聚合温度寻找的为合适的引发温度。通过大量的实验得出，初始混合均化的温度对最终的反应无明显影响，保温温度控制在90--95度，保持3h，具体情况如下表所示：

表3：引发温度表

引发剂引发自由基在一个反应体系中，需要一个合适的温度，温度较低，自由基引发速率较慢，在滴加过程中，将导致大量的活性单体和引发剂在体系中存在，升温至保温阶段，将使得大量自由基被引发，反应剧烈，不易控制；引发温度过高，滴入反应体系的引发剂裂解成自由基的速率较高，滴入体系中的活性小单体为匀速滴入，小单体量不是很多，将使得体系中MA的被活化，自由基在反应体系中的存在寿命很短，而MA的自聚率极低，将会使得最终聚合体系中有较大量失去活性而没有参与聚合的游离态的MA的存在。

从上表中可见，80--85度的引发温度范围为较优的温度范围。

4.3水剂性能综合检测

采用最佳工艺条件合成的减水剂样品，与对比FOX-8H（20%）在同样的条件下对比结果如下：

折算到相同掺量下混凝土实验强度检测指标表：

5喷粉实验

实验设定温度区间为--度，测试结果显示度的设定温度，通过给料速度的控制，并在成粉过程中引入1%的抗结块剂，在聚羧酸粉体干燥后与该羧酸粉体通过风力混合，得到白色细粉，该白色细粉的流动性不好，需要在收粉完成冷却后，再次加入1%的抗结块剂在混粉机内充分混合，得到最终的商品粉体。

5.1粉体性能比较

5.1.1吸水率

吸水率实验主要是测定在一段时间内两种减水剂在空气中受潮后重量增加的比例。经过我们的测试，其效果如下：

图1：吸水率对照图（左C粉剂右Talon-粉剂）

初始状态3h后

图2：吸水率对照图（左C粉剂右Talon-粉剂）

24h后36h后

Talon-粉剂从放置开始，经过3h边缘就开始慢慢吸水变成液体状态，到24h后就明显呈现粘稠液体状态，到36h后表面就基本呈现粘稠液体状态，且不易清理。

C粉剂从开始，也在吸水受潮，但是其粉的状态基本没有改变，也没有受潮后呈现粘稠液体状态，到36h后还是表现为粉体状态，但是内部也开始粘聚抱团了，但是遇水即溶，不影响使用。

上面是减水剂吸水率直观图，为了进一步了解吸水情况，我们通过质量称量来确切的了解两种减水剂的吸水情况。

表1：吸水数据对比表

通过表1可以看出，两种减水剂的吸水率随着时间变化而慢慢增大，Talon-粉剂的吸水率相比C粉剂的吸水率要大一点，且呈现为液体粘稠状态比较明显。

5.1.2溶解速度

从两种减水剂的吸水情况可以看出C吸水率要低，但是不等于其溶解速度也低，C粉剂的水溶性效果还是比较好的，下面我们通过图3、4来直观的描述其溶解情况。

图3：溶解速度对比（初始状态）

左：C右：Talon-粉剂

图4：溶解速度对比（1分钟后）

左：C右：Talon-粉剂

从放入粉剂开始，C就开始溶解，经过1分钟时间C已经溶于完全水中。粉剂从放入水中开始就一直浮在表面，经过1分钟的时间在表面形成一张难容的“油网”。由此我们可以直观的了解C的溶解速度还是比较不错的。

5.2砂浆性能测试（减水率、胶砂实验、净浆实验）

5.2.1减水率

减水率实验采用海螺52.5水泥进行测试，实验环境、温度等相同，采用同一批次水泥进行实验。

表2：减水率实验对比

5.2.2胶砂性能实验

定水：g粉剂掺量：0.9g水泥：天山42.5水泥

表3：胶砂实验对比

5.2.3净浆性能实验

定水：87g粉剂掺量：0.3g水泥：天山42.5水泥

表4：净浆实验对比

定水：87g粉剂掺量：0.6g水泥：天山42.5水泥

表5：净浆实验对比

通过实验可以看出，C粉剂在净浆和胶砂试验中表现出来的适应性要比Talon-粉剂好的多,C粉剂的一些基本性能很占优势的。

5.3特种砂浆性能测试（自流平、灌浆料、压浆剂性能对比）

5.3.1自流平实验

表6：自流平实验对比数据（水灰比=0.5减水剂掺量1‰）

5.3.2灌浆料

表7：灌浆料实验对比数据（水灰比=0.3减水剂掺量2‰）

5.3.3压浆料

表8：压浆料实验对比数据（水灰比=0.28减水剂掺量3.5‰）

如上表,在压浆剂中Talon-的性能已经达不到标准要求，不能够满足新桥规的要求了。

在这三种特种砂浆中，掺入C的砂浆状态在搅拌30秒左右就可以表现出来，但是掺Talon-粉剂的砂浆则需要2分钟左右才能够达到相同的效果。所以可以判断C粉剂的适应性还是比较强的。

5.4常规混凝土性能测试

C40混凝土常规测试：粉剂一般不用在混凝土当中，但是我们现在有这个条件来对比一下粉剂的性能，作为常规测试手段的一种，可以当作参考数据。

表9：C40混凝土常规测试数据对比

此混凝土试验经过两次重复性实验得出的结果，在不掺葡萄糖酸钠的情况下，状态出不来，在掺入葡萄糖酸钠后，C的适应性大幅度提高，损失方面表现的也不错。

6结论

6.1水剂性能

1.该一步法合成聚醚类聚羧酸减水剂，各单体的摩尔配比为TPEG:MA:MAS的量值为1：2.4：0.48。

2.引发剂的用量物质的量控制在活性单体双键摩尔量的4.5%，单体的初始引发温度控制在80--85度，为合适的引发温度范围。

3.采用最佳工艺制得的减水剂样品与FOX-8H对比，其净浆流动度、砂浆表现及1h的流动度的保持优于后者；混凝土实验在掺量相同，用水量相同的前提下，其状态的表现好于8H，强度发展情况好于后者。

6.2粉剂性能

C粉剂在外观性能方面表现出超高的优势，其适应性能表现出来的综合较强，在砂浆方面、特种砂浆方面、混凝土方面有较大的优势。

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