利用顺酐渣合成聚羧酸减水剂的研究

ｏｆｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｅｉｚｅｒ（ＰＣ）ｗａｔｆｏｂｔａｉｎｅｄａｓｔｈｅｍｏｌａｒｒａｔｉｏｏｆｍｏｎｏｍｅｓｎ（ｒＡＰＥＧ）：ｎ（ＭＡＬＳ）＝１．０：３．０（Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｍａｌｅｉｃａｎｈｙｄｒｉｄｅｓｌａｇｗａｓ９０％，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｗａｓｃｌｃａｕｌａｔｅｄｂｙ１１０）．Ｔｈｅｄｏｓｇｅａｏｆｓｄｉｏｕｍｍｅｔｈｙｌａｌｌｙｌ
（１．ＳｈａｎｄｏｎｇＨｕａｗｅｉＹｉｎｋａｉＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｚｉｂｏ２５４１６０，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；
２５５０４９；
３．济南大学化工学院，山东济南
２５００２２）
摘要：顺酐渣是顺酐生产过程产生的副产物，其中主要含有顺酐、顺丁烯二酸和反丁烯二酸等，经研究可用于混凝土外加剂的
合成，在烯丙基聚氧乙烯醚（ＡＰＥＧ）与顺酐渣（ＭＡＬＳ）摩尔比为１．０：３．０（顺酐渣按有效含量９０％、平均相对分子质量ｌ１０计算）条件

聚羧酸减水剂的合成及其引气与早强性能研究共3篇

聚羧酸减水剂的合成及其引气与早强性能研究共3篇聚羧酸减水剂的合成及其引气与早强性能研究1聚羧酸减水剂是一种新型的高效混凝土减水剂，与传统的磺酸盐减水剂相比，具有优异的减水效果和低泌水率特性。

其主要成分是聚羧酸及其改性产物，可以通过复杂的化学反应过程进行合成。

本文将介绍聚羧酸减水剂的合成方法，并对其引气和早强性能进行研究。

一、聚羧酸减水剂的合成方法1. 聚合法聚合法是一种常见的聚羧酸减水剂合成方法。

该方法的步骤如下：首先将单体与引发剂混合，在所需温度下进行聚合反应，得到聚羧酸。

然后将聚羧酸与交联剂混合，进行交联反应，最终形成聚羧酸减水剂。

聚合法合成的聚羧酸减水剂具有分子量大、结构稳定的特点。

但该方法存在聚合反应难控制、引发剂残留等问题。

2. 缩合反应法缩合反应法是另一种常见的聚羧酸减水剂合成方法。

该方法的步骤如下：将羟基聚氧化物和羧酸混合反应，使其发生缩合反应，得到聚羧酸酯。

再将聚羧酸酯与羧酸混合反应，得到聚羧酸减水剂。

缩合反应法合成的聚羧酸减水剂具有结构简单、反应温和等优点，但副反应简单易失活、成本较高等问题。

综合比较，聚合法和缩合反应法各有优缺点，应根据实际情况选择合适的方法进行合成。

二、聚羧酸减水剂的引气性能研究引气是混凝土中的微气泡，可以降低混凝土的密实度和提高其抗冻性、耐久性等性能。

聚羧酸减水剂可以通过控制化学结构实现引气作用。

目前较为常用的引气剂是联苯甲酸类聚羧酸减水剂，其引气机理是气泡在混凝土中的生成、扩散和稳定。

由于聚羧酸减水剂中与引气作用相关的络合基团结构不同，引气性能也有差异。

研究表明，以亲水性较高的羟基带有醛基的聚羧酸为基础的聚羧酸减水剂引气性能较好，可获得满意的减水效果和引气效果。

同时，引气剂的加入量、混凝土的水胶比和气孔度等因素也会影响聚羧酸减水剂的引气性能。

三、聚羧酸减水剂的早强性能研究早强是指混凝土在一定养护期内表现出的强度发展速度。

聚羧酸减水剂中常常添加缓凝剂，可以充分利用其多种羧酸基团作用，实现早强效果。

高固含量聚羧酸减水剂合成与性能研究的开题报告

高固含量聚羧酸减水剂合成与性能研究的开题报告一、研究背景及意义随着现代建筑技术的发展和建筑行业的快速发展，对于高性能混凝土的需求越来越高。

而在混凝土配合比中，混凝土减水剂作为一种重要的掺合料，可以有效降低混凝土的水灰比，提高混凝土强度和耐久性。

目前市场上广泛使用的聚羧酸减水剂具有高减水率、良好的流动性、优异的保水性和减颗粒分散性能，但其中的固含量较低，无法满足一些特殊的工程需求。

因此，开发一种高固含量的聚羧酸减水剂具有重要的现实意义和应用价值。

二、研究内容和目标本次研究的内容是开发一种高固含量的聚羧酸减水剂，并对其进行性能测试和分析。

具体的研究内容如下：1、合成高固含量聚羧酸减水剂的工艺优化；2、对合成的聚羧酸减水剂进行吸附等温线、减水率测试、流动性测试和稳定性测试等性能测试；3、分析聚羧酸减水剂的结构性质、与水泥的相互作用机理等影响因素；4、探究聚羧酸减水剂的施工应用现状和市场前景等问题。

本次研究的主要目标是开发一种高固含量的聚羧酸减水剂，并对其性能进行测试和分析，为混凝土配制提供更多元化、可靠的选择，在工程实践中推广应用。

三、研究方法和技术路线1、采用化学合成法合成聚羧酸减水剂，并通过对反应条件、原料比例、溶剂等因素的调整，优化合成工艺，使得固含量达到较高水平；2、采用吸附等温线测定法、减水率测试、流动性测试和稳定性测试等方法，对合成的高固含量聚羧酸减水剂进行性能测试；3、通过红外光谱、核磁共振等分析手段，研究聚羧酸减水剂的结构性质及其与水泥的相互作用机理；4、调查聚羧酸减水剂的市场前景和应用情况，了解目前应用中存在的问题和未来的发展趋势等。

四、预期成果和意义预期成果：本次研究将开发一种高固含量聚羧酸减水剂，并通过对其进行吸附等温线、减水率测试、流动性测试和稳定性测试等性能测试，分析其结构性质、与水泥的相互作用机理等影响因素，为混凝土配制提供更多元化、可靠的选择。

意义：开发一种高固含量聚羧酸减水剂，具有较高的固含量和优异的性能，可以提高混凝土的工作性能和耐久性，进一步推动混凝土工程行业的发展，具有重要的现实意义和应用价值。

聚羧酸系减水剂的合成研究

摘要：通过一定相对分子质量的聚乙二醇（Ｅ与马来酸酐（在一定条件下发生酯化反应形成高分ＰＧ）ＭＡ）
子聚合物．然后在水溶液中以过硫酸盐为引发剂，以丙烯酸（Ａ）Ａ发生共聚反应合成聚羧酸系减水剂。本
文还研究了反应温度、反应时间、引发剂的种类和使用量对聚羧酸系减水剂合成的影响，并确定了最佳的
１４２聚羧酸系减水剂的制备嗍．．
１实验
１１原料．
在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的四颈烧瓶
中加入一定量的丙烯酸（Ａ及前面制备的马来酸Ａ）聚乙二醇单酯等，在过硫酸铵做引发剂８℃下水浴０加热反应２ — ，．３反应结束后，５ｈ用氢氧化钠溶液调整溶液的酸碱度，ｐ＝～，使Ｈ６７得到的棕黄色液体即为聚羧酸系减水剂。
１．马来酸聚乙二醇单酯的制备［．１４３１在装有搅拌器、冷凝管和温度计的三颈烧瓶
中，加入一定配比的聚乙二醇（ＥＰＧ）和马来酸酐
（Ａ，Ｍ）加热至９￣反应２，０Ｃ反应结束后，ｈ真空除去
水和少量杂质，到马来酸聚乙二醇单酯。得
１４实验过程．
结构上自由度大，高性能化的潜力大； ④不污染环境； ⑤可节约水泥，降低成本。因而其应用情景广
泛。本文对合成该产品的反应条件进行了研究，合成出的聚羧酸系减水剂的使用效果较好。由于本次合成研究对合成条件要求不高，生产控制难度不大，适合于工业化生产。
第２卷第６２期２０年１月０８１
天津化工ＴａｊｈｍｉｌｎｕｔｉｎｎＣｅｃｄｓｙｉａＩｒ

减缩型聚羧酸减水剂的合成研究

１．表面张力．１３
减缩剂之所以能够减小混凝土的收缩是由于降低了混凝醇可进一步降低体系的表面张力，因此，试验在ｎＪ）（Ａ（：ＭＤ：Ｓｎ
土毛细孔中水的表面张力，因此，先采用全自动表面张力仪ｎＴＥ）１：５１（ＰＧ＝．３：０的条件下，０．．在第一步酯化反应时加入了对合成减缩剂的表面张力进行了分析。将水泥与水按液固叔丁醇试剂，（）（Ａ１：５并与不同原料合成的减／Ｄ：ＭＤ＝．３，７ｎ，０．比５１：混合搅拌均匀，取上层清液作为减水剂ＳＡ的溶剂与Ｒ水剂在饱和的Ｃ（Ｈａ０）溶液中的表面张力进行比较，结果见饱和Ｃ（Ｈａ０）溶液作溶剂时的表面张力进行了比较，发现饱表１。和Ｃ（Ｈ：ａ０）溶液与水泥水化时的环境比较接近。因此，以下试验采用饱和Ｃ（Ｈａ０）溶液来评价减水剂ＳＡ的减缩效果。Ｒ
８０９８Ｅｍａａｇｈ２４２２．ｒ。４９８，－ｉｎｊ７０２＠１６ｃｎｈｗｏ
１１主要原材料及仪器．ＴＥ２０）马来酸酐（Ａ浓硫酸，ＰＧ（０、４ＭＤ、均为工业级；一缩二乙二醇单丁醚（）叔丁醇（）过硫酸铵（Ｐ）均为分Ｊ、ＳＤ、ＡＳ，析纯；水泥，・４．山东铝业集团水泥有限公司。Ｐ０２，５
２Ｓｈｏｏｅｃｌｎｉｅｒｎ，ｉｅｓｔｏｉｎ，ｉａ５０２，ｈｎｏｇ，ｉａ．ｃｏｌｆＣｈｍｉａＥｇｎｅｇＵｎｖｒｉｆＪｎａＪｎｎ２０２ＳａｄｎＣｈｎ）ｉｙ
ＡｂｔａｔＡｐｌｅｈｒｔｐａｅｅｕｅｓｗｌａｈｎａｅｒｄｃｎｓｓｎｈｔｅｙｅｔｒｅｔｎａｄｅｐｌｒｉｇｓｒｃ：ｏｔｅ—ｙｅｗｔｒｒｄｃｒａｅｌｓｓｒｋｇｅｕｉｇｗａｙｔｅｉｄｂｓｉａｉｎｏｏｙｉｎ．ｙｉｚｅｆｏｉｍｅｚ

聚羧酸系减水剂的合成、作用机理和应用研究 Microsoft Word 文档

、聚羧酸高性能减水剂地现状混凝土技术发展离不开化学外加剂，如泵送混凝土、自流平混凝土、水下不分散混凝土、喷射混凝土、聚合物混凝土、高强高性能混凝土等新材料地发展，高效减水剂都起到了关键作用.高效减水剂又称超塑化剂，用于混凝土拌合物中，主要起三个不同地作用：①在不改变混凝土强度地条件下，改善混凝土工作性；②在给定工作性条件下，减少水灰比，提高混凝土地强度和耐久性；③在保证混凝土浇注性能和强度地条件下，减少水和水泥用量，减少徐变、干缩、水泥水化热等引起地混凝土初始缺陷地因素.文档收集自网络，仅用于个人学习萘系高效减水剂地应用大约有多年历史，是目前工程应用中地主要高效减水剂品种.研究表明，聚羧酸系高效减水剂是比萘系性能更好地新型减水剂，在相同用量下，聚羧酸系减水剂能获得更好地减水率和塌落度保持能力.日本是研究和应用聚羧酸系减水剂最多也是最成功地国家，年以后聚羧酸系减水剂在日本地使用量超过了萘系减水剂.近年来，北美和欧洲地一些研究者地论文中，也有许多关于研究开发具有优越性能地聚羧酸系地报道，研究重点也从磺酸系超塑化剂改性逐渐移向对聚羧酸系地研究.日本和欧美一些国家地学者发表地有关聚羧酸系减水剂地研究论文呈现大量增多趋势，大多数正在开发研究聚羧酸类减水剂，方向主要偏重于开发聚羧酸系减水剂及研究有关地新拌混凝土工作性能和硬化混凝土地力学性能及工程使用技术等.国内聚羧酸系减水剂几乎都未达到实用化阶段.合成聚羧酸系减水剂可供选择地原材料也极为有限，从减水剂原材料选择到生产工艺、降低成本、提高性能等许多方面都需要系统研究.文档收集自网络，仅用于个人学习、聚羧酸高性能减水剂地性能及作用机理聚羧酸高性能减水剂与其它高效减水剂相比，有许多突出地性能：低掺量（）而发挥高地分散性能；保坍性好，分钟内坍落度基本无损失；在相同流动度下比较时，延缓凝结时间较少；分子结构上自由度大，外加剂制造上可控制地参数多，高性能化地潜力大；由于合成中不使用甲醛，因而对环境不造成污染；与水泥相容性好；可用更多地利用矿渣或粉煤灰等混合材，从而整体上降低混凝土地成本.聚羧酸系列高效减水剂地作用机理，国内这方面地研究较少.从聚羧酸系高效减水剂地红外谱图可见，有羧基、酯基、醚键，它们地波数分别是，，.文档收集自网络，仅用于个人学习由于分子中同时有羧基和酯基，使其既可以亲水，又具有一定地疏水性，由于聚羧酸系列具有羧基，同萘系减水剂一样，理论仍适用.羧基负离子地静电斥力对水泥粒子地分散有贡献.同样，相对分子质量地大小与羧基地含量对水泥粒子地分散效果有很大地影响.由于主链分子地疏水性和侧链地亲水性以及侧基()地存在，也提供了一定地立体稳定作用，即水泥粒子地表面被一种嵌段或接枝共聚物所稳定，以防发生无规则凝聚，从而有助于水泥粒子地分散.它地稳定机理是所谓地‘空间稳定理论’，‘空间稳定理论’是指由聚合物(减水剂)分子之间因占有空间或构象所引起地相互作用而产生地稳定能力，这种稳定作用同一般地静电稳定作用地差别在于:它不存在长程地排斥作用，而只有当聚合物构成地保护层外缘发生物理接触时，粒子之间才产生排斥力，导致粒子自动弹开，文献给出了两种不同厚度保护层地热能、距离曲线.文档收集自网络，仅用于个人学习在介质中，聚合物地溶解热通常大于零，因此从焓地角度看，由粒子相互靠近造成地局部分散剂浓度上升是有利地，但是，这同时又引起了熵地减小，而体系中后者往往是占主要地位地，于是，立体稳定作用主要取决于体系地熵变，因而，也有人称之为‘熵稳定作用’.文档收集自网络，仅用于个人学习从文献地种不同厚度保护层地势能距离曲线可以看到，分散体系中任意个粒子之间总地相互作用能，是由部分构成地，一部分是范德华吸引位能，另一部分是立体作用位能，于是有.文档收集自网络，仅用于个人学习当个粒子地分散剂层外缘发生物理接触，也就是个粒子间地距离小于分散剂层厚度δ地倍，即<δ时，由于体积效应及界面层中地溶剂分子受到‘排斥’，就会导致溶解链段地构象扰动，从而使局部地自由能上升，这时，可以用下式表达:文档收集自网络，仅用于个人学习πτ()ππτ，式中，为粒子半径，为溶解链段地摩尔体积，τ为粒子表面上单位面积分散剂链地数目，为溶液理论中聚合物溶剂地相互作用参数，和分别是由粒子表面链段浓度分布所决定地函数.上式中前一项是溶剂渗透产生地混合项，后一项是由于粒子受到压缩产生地弹性项.实际上，混合项总是远远大于弹性项，而且，当混合项趋近于零时，往往导致体系不稳定，发生凝聚.混合项为零地条件是:溶解链段与分散介质构成θ溶液，此时，.所以，实际应用中，应选择合适地聚合物，使介质大大优于θ溶剂.由上式地混合项中还可以看出，粒子表面覆盖地溶解链越多，即τ越大，体系越稳定，因此，减水剂中地溶解链段最好是牢牢地固定在粒子表面.当然，最好地方法是将减水剂做成接枝或嵌段共聚物，使其中地锚系链段不溶于介质，且与水泥粒子有良好地相容和结合，这样，即能保证体系有足够地稳定性而又不至于产生凝聚.同时，()中地氧原子可以和水分子形成强地氢键，形成立体保护膜，据估计也具有高分散性和分散稳定性.以上分析表明，可以通过调节地量和带()地酯地量，以及()中地数目来调节相对分子质量，而取得良好地分散效果.文档收集自网络，仅用于个人学习另外，温度，环境，值，离子等，都对聚羧酸高性能减水剂地性能有影响，文献对此进行了详细研究.、聚羧酸高效减水剂地制备根据减水剂地作用机理，通过调节酸和酯地比例，可以调节分子地亲水亲油值()，从分子设计地角度，来合成新型地聚羧酸高效减水剂.高性能减水剂地分子结构设计趋向是在分子主链或侧链上引入强极性基团羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基等，使分子具有梳形结构.通过极性基与非极性基比例调节引气性，一般非极性基比例不超过；通过调节聚合物分子量增大减水性、质量稳定性；调节侧链分子量，增加立体位阻作用而提高分散性保持性能.从文献看目前合成聚羧酸系减水剂所选地单体主要有四种：文档收集自网络，仅用于个人学习() 不饱和酸马来酸酐、马来酸和丙烯酸、甲基丙烯酸；() 聚链烯基物质聚链烯基烃及其含不同官能团地衍生物；() 聚苯乙烯磺酸盐或酯；() (甲基)丙烯酸盐、酯或酰胺等.常见地合成方法：() 首先，合成所需结构地单体地物质反应性活性聚合物单体，如用壬基酚或月桂醇和烯丙醇缩水甘油醚反应制备烯丙基壬基酚或聚氧乙烯醚羧酸盐，或用环氧乙烷、聚乙二醇等合成聚链烯基物质聚链烯基烃、醚、醇、磺酸，或合成聚苯乙烯磺酸盐、酯类物质;第二步，在油溶剂或水溶液体系引入具有负电荷地羧基、磺酸基和对水有良好亲和作用地聚合物侧链，反应最终获得所需性能地产品.实际地聚羧酸系减水剂可以是二元、三元或四元共聚物.文档收集自网络，仅用于个人学习() 原料：丙烯酸，甲基丙烯酸，马来酸酐，衣康酸，丙烯酸羟基酯，甲基丙烯酸羟基酯，乙烯基磺酸钠，丙烯基磺酸钠，丙烯酰胺甲基丙基磺酸钠()，单羟基聚乙二醇醚( ，，)，过硫酸钠，过硫酸铵，双氧水等，以上原料均为市售地工业级化工产品.合成方法:按照分子设计地要求配合各种单体地比例，分步加入反应瓶中，同时加入分子量调节剂和溶剂，用氮气置换反应瓶内地空气，并在氮气保护下升温到～℃，同时滴加含有引发剂地溶液和其它共聚单体组分～，搅拌下进行聚合反应～.聚合完成后得到粘稠状共聚羧酸溶液.用稀碱溶液调整值到中性，并调配溶液含固量在左右.文档收集自网络，仅用于个人学习() 聚羧酸系减水剂地分子结构呈梳型，侧链也带有亲水性地活性基团，并且链较长，数量多.根据这种原理选择了三种不同地单体，不饱和酸为马来酸酐，链烃基物质为乙烯基磺酸盐，非离子单体选地是丙烯酸甲酯，以上原料经过必要地纯化手段，引发剂为.共聚物合成在装有温度计，滴液漏斗，回流冷凝管地四颈烧瓶中加入蒸馏水，开动搅拌器开始加热，在回流条件下，按配方混合单体加入滴液漏斗中，反应小时，得到产品，测净浆流动度.影响共聚反应地主要因素有乙烯基磺酸盐、丙烯酸甲酯、马来酸酐及引发剂用量.文档收集自网络，仅用于个人学习() 原料：顺丁烯二酸酐，酰胺类单体，过硫酸铵，过氧化氢，氢氧化钠，化学纯.合成方法：本合成为自由基共聚合反应，采用过硫酸铵双氧水复合引发体系，水溶液聚合法，在～℃反应约小时，产品为浅黄色透明溶液.文档收集自网络，仅用于个人学习、结论系统研究新型高性能减水剂仍存在很多困难，但研究新型高性能减水剂仍具有重要地理论意义和实用价值.对聚羧酸系减水剂地合成、作用机理和应用等方面地研究都存在一些尚待进一步深入地问题:第一，由于减水剂大多数在水体系中合成，难以了解不同单体间复杂地相互作用;第二，表征对减水剂分子地方法存在局限性，尚不能清楚解释减水剂化学结构与性能地关系，缺乏从微结构方面地研究;第三，虽然聚羧酸系减水剂与水泥地相容性比其它种类减水剂更好，但在混凝土流动性方面，当水泥和外加剂共同使用时，往往发生混凝土塌落度损失太快及快硬等现象，仍存在水泥和化学外加剂相容性问题，还未完全搞清减水剂是怎样工作地;第四，在使用高性能减水剂地混凝土中，当单位水量减少，塌落度增大时，常常发生混凝土粘性太大、出现离析泌水现象等问题.文档收集自网络，仅用于个人学习高性能减水剂地研究已成为混凝土材料科学中地一个重要分支，并推动着整个混凝土材料从低技术向高技术发展.研究聚羧酸系减水剂将更多地从混凝土地强度、工作性、耐久性、价格等方面综合考虑.接枝共聚地聚羧酸类减水剂则主要通过不饱和单体在引发剂作用下共聚，将带活性基团地侧链接枝到聚合物地主链上，使其同时具有高效减水、控制塌落度损失和抗收缩、不影响水泥地凝结硬化等作用.展望未来，每一项混凝土技术地特殊要求都需要开发最优地外加剂，每一系列有很多不同地化学组成.随着合成与表征聚合物减水剂及其化学结构与性能关系地研究不断深入，聚羧酸系减水剂将进一步朝高性能多功能化、生态化、国际标准化地方向发展.聚羧酸系减水剂能获得更好地减水率和更小地塌落度损失，特别是在制备高流动性和低水灰比地混凝土方面具有其它传统地高效减水剂无可比拟地优点，聚羧酸系减水剂将是世纪减水剂系列中地主要品种.文档收集自网络，仅用于个人学习。

聚羧酸系高效减水剂的合成研究

[4] 鲁郑全，刘应凡. 聚羧酸系高效减水剂的合成［J］．河南科学， 2009，27（5）:25-28．
[5] 赵石林．聚羧酸盐多元共聚高效减水剂的研制[J]．化学建材,2001(4)：37-39．
[6] 马保国，谭洪波，潘伟，等.聚羧酸系混凝土减水剂合成工艺及性能研究[J].新型建筑材料，2007（6）:48-50.
1230
辽宁
的静浆迅速注入截锥圆模内，用刮刀刮平，将截锥圆模按垂直方向提起，同时开启秒表计时，任水泥浆在玻璃板上流动，在 30 s 时使用直尺量取流淌部分互相垂直的两个方向的最大直径，取平均值即为水泥静浆流动度[4]。
2 结果与讨论
2.1 反应原料选择减水剂的主要成分是表面活性剂,它对新拌
1 实验部分
1.1 主要仪器与原料主要仪器为: 恒温油浴锅（200 ℃）、水泥砂
浆流动度测定仪、水泥标准稠度凝结时间测定仪、 JJ—1 精密增力电动搅拌器。
试剂：马来酸酐(分析纯)、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸(工业级)、α-甲基丙烯酸(分析纯)、丙烯酸丁酯(分析纯)、过硫酸铵(分析纯)、氢氧化钠(分析纯)、十二烷基苯磺酸钠(分析纯)、聚乙烯醇(工业级)。 1.2 新型聚羧酸系高效减水剂的合成
图 1 引发剂用量对水泥净浆流动度的影响
结果表明：随着引发剂用量的增加，水泥净浆流动度先增大后减小；当引发剂用量为 10%时，
2010 年 12 月
董春岭，等：聚羧酸系高效减水剂的合成研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1231
水泥的流动度最好。
3结论
本文中以马来酸酐（MA）、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸（AMPS）、α-甲基丙烯酸（α-AA）和丙烯酸丁酯（BA）为原料，以过硫酸铵为引发剂，反应体系温度为 75 ℃时，pH 值为中性的条件下进行反应来合成新型聚羧酸系高效减水剂。得到的产品具有大减水率，高流动性，坍落度损失小等特点。其中主导官能团为—COOH、—SO3H，在这里，—SO3H 显示出了高减水的特性，而—COOH 显示出了缓凝的特性。具体来说，当单体比例为 m （MA）/ m（AMPS）/ m（α-AA）/ m（BA）=1︰8 ︰12︰1，反应温度在 75 ℃，pH 为中性，引发剂添加量为总反应单体量的 10%，并逐滴加入时效

制备聚羧酸系减水剂新方法.doc

制备聚羧酸系减水剂新方法聚羧酸系减水剂是在20世纪80年代中期由日本开发的，90年代在商品混凝土工程中大量使用。

截至1998年年底，日本聚羧酸系列产品已占到高性能减水剂产品总数的60%以上，近年来其使用量更是占到高性能减水剂的90%以上。

目前，我国减水剂的品种主要是以萘系产品为主体，但聚羧酸系减水剂在我国发展极为迅速，其研发水平与生产水平均获得了很大的提高，已经建立了包括原材料供应体系的工业化生产体系。

此外，聚羧酸系减水剂的复配技术也在不断发展、完善，产品正在从贵族化走向平民化。

起初，在三峡工程中使用的国外进口的聚羧酸系减水剂售价高达约1.5万元/吨，而现在高速铁路用的聚羧酸系减水剂价格已经降低到4000~5000元/吨。

近年来，聚羧酸系高性能减水剂在高速铁路、港口码头、水电大坝、市政工程等许多重点项目中得到广泛应用。

随着国家相关政策的出台，对高性能商品混凝土的要求会更加严格，而聚羧酸系高性能减水剂凭借其优越的性能，将得到越来越多的重视和研究。

1.立项依据现有的萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐等减水剂已经难以满足实际商品混凝土工程、特别是高性能商品混凝土工程对减水剂的要求。

聚羧酸系减水剂因其掺量低、减水率高、增强效果明显、商品混凝土拌和物坍落度损失低、与环境适应性好等特点，已成为国内外商品混凝土减水剂研究和开发的热点，并在各种重大工程中得到了广泛应用。

目前，市场上聚羧酸系减水剂有较多国外产品，如德国的巴斯夫、美国的格雷斯、瑞士的西卡及日本的竹本油脂等。

他们的产品已经成功应用于我国部分大型工程，如苏通大桥、杭州湾大桥、三峡大坝、上海磁悬浮列车等。

国外产品虽然性能优异，但价格较贵，致使工程建设的成本提高，不利于国民经济的可持续发展。

基于上述情况，山东宏艺科技股份有限公司与相关单位进行合作，对聚羧酸系减水剂的分子结构设计、大单体的制备、聚合工艺等进行深入的研究，研发出一种成本较低、性能较好、能适应商品混凝土高性能化发展，并能满足我国现代化建设需要的聚羧酸系减水剂。

聚羧酸减水剂生产工艺

聚羧酸减水剂生产工艺一、引言一般认为,减水剂的发展分为三个阶段：以木质素磺酸钙为代表的第一代普通减水剂阶段；以萘系为代表的第二代高效减水剂阶段；以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂阶段;与传统的减水剂相比,聚羧酸系高性能减水剂有很多特点：1.在合成工艺上,聚羧酸系高性能减水剂采用不饱和单体共聚合成而不是传统减水剂使用的缩聚合成,因此该类减水剂的合成原料非常之多,通常有聚乙二醇、甲基丙烯酸、烯丙醇聚氧乙烯醚等;2.在分子结构上,聚羧酸系高性能减水剂的分子结构是线形梳状结构,而不是传统减水剂单一的线形结构;该类减水剂主链上聚合有多种不同的活性基团,如羧酸基团—COOH、羟基基团—OH、磺酸基—SO3Na等,可以产生静电斥力效应；其侧链带有亲水性的非极性活性基团,具有较高的空间位阻效应;由于其广泛的原料来源,独特的分子结构,故而具有前两代减水剂不可比拟的优点,加上在合成过程中不使用甲醛,属绿色环保产品,因此,已成为混凝土外加剂研究领域的重点和热点之一;但是,也许是涉及技术秘密,目前该领域的研究成果报道较少,尤其是聚羧酸系高性能减水剂的合成工艺;因此,本文在此予以简介之;二、聚羧酸系高性能减水剂合成工艺简介;聚羧酸系高性能减水剂目前主要存在聚酯类和聚醚类两大主流产品;聚酯类：包括酯化和聚合两个过程;聚醚类：只有聚合一个过程;一、聚酯类聚羧酸系高性能减水剂合成工艺;1、合成工艺简图冷凝器去离子水↓↓聚乙二醇过硫酸铵↓→→→→→→酯化→→→→→计量槽→→聚合中和成甲基丙烯酸→→→→→→→→→→反应→→→→→计量槽→→反应反应品↑↑↑↑去离子水氢氧化钠2、反应过程如下：1、酯化反应制备大单体：计量聚乙二醇1200料3960kg,将其在水浴中溶化,加入反应釜内,同时加入甲基丙烯酸1140kg,以及小料1份对苯二酚：、吩噻嗪：,升温至90℃,加入浓硫酸,继续升温至120℃,保持小时,后充氮气2小时,6㎡／时,每30分钟充1瓶,共4瓶,反应完成,得到减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和水;经减压蒸馏脱水,酸化反应更为完全;2、聚合反应：采用过硫酸铵引发、水溶液聚合法;计量酯化产物即聚乙二醇单甲基丙烯酸酯1545kg,丙烯酸,分子量调节剂十二烷基硫醇,配以130 kg去离子水,泵入滴定罐A备用,是为A料;计量过硫酸铵,配以950kg 去离子水,泵入滴定罐B备用,是为B料;加去离子水1425kg入釜,升温至85℃,同时滴定A、B料;A料3小时滴定完,B料小时滴定完,保温小时;温度控制：90±2℃;3、中和反应,将反应好的聚合物降温至50℃以下,边搅拌边加入片碱100kg,调节PH值6—7,反应完成,得到含固量为30%的聚酯类聚羧酸系高性能减水剂成品;二、聚醚类聚羧酸系高性能减水剂合成工艺1、合成工艺简图：聚合反应→→中和反应→→成品2、反应过程如下：①、聚合反应：计量维生素C：,疏基乙酸：,配以580kg去离子水,泵入滴定罐A备用,是为A料;计量丙烯酸,配以44kg去离子水,泵入滴定罐B 备用,是为B料;往反应釜内加入去离子水930kg,烯丙醇聚氧乙烯醚1800kg,由室温升至55℃,加入双氧水配114kg去离子水,同时滴定A、B料,B料3小时滴定完,A料小时滴定完,保温1小时;温度控制60±2℃;②、中和反应：将聚合物降温至50℃以下,边搅拌边加入片碱,调节PH值6—7,反应完成;继加去离子水1100kg,得到含固量为40%的聚醚类聚羧酸系高性能减水剂成品;三、几点补充1、在聚酯类聚羧酸系高性能减水剂的合成中,减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯的合成是决定减水剂性能的关键因素;因此,我们应该通过对不同分子量的聚乙二醇与甲基丙烯酸在不同摩尔比,不同反应温度、不同阻聚剂掺量、不同催化剂掺量、不同反应时间等试验条件下的研究,确定最佳的酯化工艺,达到95%以上的酯化率;2、通过对不同引发剂掺量、不同分子量调节剂掺量、不同反应温度、不同反应时间等试验条件下的研究,确定最佳的聚合工艺;3、关于PH值控制;PH值在6—7范围内较好：当PH值低于4时,聚合物浑浊,其净浆流动度、混凝土坍落度全无；当PH值高于9时,其净浆流动度、混凝土坍落度开始下降;四、结束语聚羧酸系高性能减水剂的研发,应用是混凝土外加剂发展史上的一个里程碑;由于其分子结构可调性比较大,我们应该通过改变分子结构中官能团的种类和数量赋予其更高的性能;如低温早期强度型、高坍落度保持型、抗收缩型、低粘型等等;无疑,聚羧酸系高性能减水剂将成为混凝土外加剂技术的发展方向,其市场亦将面临一个极大的发展机遇;。

聚羧酸减水剂的合成与探究报告

聚羧酸减水剂的合成与探究摘要：以聚乙二醇、马来酸酐、对甲基苯磺酸为单体、过硫氨酸为引发剂，经水溶液聚合制备了可用作聚羧酸盐高效减水剂的共聚物。

并通过水泥流动度和黏度测定了本实验制备的聚羧酸盐高效减水剂的作用和应用效果。

关键词：聚羧酸盐；减水剂；马来酸酐；对甲基苯磺酸；大分子单体前言近年来,混凝土高效减水剂的研究和应用越来越朝着多功能化和高效化方向发展,品种繁多.在众多系列的高效减水剂中,具有梳形分子结构的聚羧酸盐高效减水剂因其分散性强、掺量低、混凝土坍落度损失小等优点而日益受到世人的瞩目.根据聚羧酸盐高效减水剂的减水作用机理,人们通常从两方面来设计大分子一是合成具有强极性基团,如羧基、羟基、磺酸基等,以提供静电斥力,使团聚的水泥粒子得以分散;二是在分子链上引入亲水性长侧链,如聚氧乙烯基醚等,以提供空间位阻效应,从而有利于水泥浆体在较长时间内保持较好的流动性. 在此类减水剂的合成中, 减水剂中间大分子单体聚乙二醇单丙烯酸酯( PEA)的合成是决定减水剂性能的关键因素, 但目前国内这方面研究成果不多。

本研究通过聚乙二醇与丙烯酸的酯化, 在聚氧乙烯基链上接枝双键, 再进行下一步减水剂的共聚合成; 并比较了用有机溶剂环己烷、乙酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯合成单酯、以及不使用有机溶剂、真空抽吸直接催化合成单酯的合成工艺。

实验目的（1）了解聚羧酸系减水剂的分子结构；掌握聚羧酸系减水剂的合成原理和方法。

（2）掌握优化制备工艺的方法。

（3）掌握减水剂对水泥净浆塑化效果和新拌混凝土性能的影响。

（4）运用现代测试技术（如IR、XRD、SEM等）分析减水剂的结构和水泥浆体的动力学研究。

（5）掌握减水剂的复配技术。

实验原理1.高效减水剂的作用机理（1）静电斥力理论静电斥力理论以 DLVO 平衡理论、双电层理论为基础，从表面物理学来看，水泥颗粒是带有电荷的物质，水泥发生水化后，高效减水剂会定量吸附在它的表面，水泥颗粒表面带上相同电荷，形成双电子层，亲水基指向水相。

聚羧酸型高效减水剂的制备

为８５ ℃，合成浓度为４０％，单体和引发剂均采用连续滴加的方式．测得的水泥净浆流动度见图１．
２１Ｏ
吕
率达３１．３％，坍落度１２０ｍｉｎ仅为３１ｍｍ，表明自制减水剂具有掺量低、减水率高、坍落度保持性好等优点．
２试验结果与讨论
２．１ＡＡ用量对减水剂性能的影晌研究ＡＡ的用量对减水剂性能的影响时，固定其他影响因素不变，ＶＰＥＧ的用量为０．０２ｍｏｌ，ＭＭＡ用量为０．０６ｍｏｌ，反应时间为６ｈ，引发剂ＡＰＳ的用量为聚合单体总质量的２％，反应温度
集中在合成大分子单体，并将其与其他不饱和单体进行共聚的方法中，但此类方法合成难度大，工业化成本高．
本文采用工业级甲基烯丙醇聚氧乙烯醚ＶＰＥＧ、丙烯酸ＡＡ和甲基丙烯酸甲酯ＭＭＡ在引
பைடு நூலகம்
摘要：采用多元共聚，通过实验优化，确定最佳原料配比及最优反应条件，合成一种新型聚羧酸高效减
水剂．试验结果表明，该聚羧酸类高效减水剂对水泥具有高度的分散作用，掺加量为０．５％时，水泥净浆
流动度可达２１４ｍｍ，具有掺量低，减水率高，塌落度保持性好等优点．
高效减水剂是新型建材支柱产业的重要产品

聚羧酸系减水剂的合成原理与复配技术课件

不饱和单体是合成聚羧酸系减水剂的主要原料，常见的有丙烯酸、甲基丙烯酸等。
聚羧酸系减水剂的合成方法
聚羧酸系减水剂的合成方法主要包括自由基聚合和离子聚合。自由基聚合是常用的合成方法，通过引发剂引发单体聚合，形成高分子聚合物。离子聚合则是通过离子交换剂的作用，使单体离子化后再聚合。
聚羧酸系减水剂的合成过程中，温度、压力、反应时间等工艺参数也会影响其性能和产率。因此，选择合适的工艺参数对于合成高性能的聚羧酸系减水剂至关重要。
高性能混凝土
高性能混凝土是一种新型混凝土材料，具有高强度、高耐久性和高工作性等特点。聚羧酸系减水剂在高性能混凝土中的应用可以提高混凝土的工作性能和耐久性，降低水灰比，减少收缩和开裂。
聚羧酸系减水剂可以与其他外加剂如缓凝剂、引气剂等配合使用，进一步改善高性能混凝土的性能。
自密实混凝土
自密实混凝土是一种不需要振捣即可自行密实的混凝土，具有高流动性和稳定性。聚羧酸系减水剂在自密实混凝土中的应用可以提高混凝土的流动性和稳定性，减少离析和泌水现象。
与其他外加剂的复配
聚羧酸系减水剂与缓凝剂的复配
01
通过复配缓凝剂，可以调整混凝土的凝结时间，满足工程需求。
聚羧酸系减水剂与引气剂的复配
02
引气剂可以提高混凝土的抗冻性和耐久性，但需注意控制气泡
含量。
聚羧酸系减水剂与增稠剂的复配
03
增稠剂可以改善混凝土的工作性，提高坍落度。
与不同水泥的适应性研究
聚羧酸系减水剂与通用水泥的适应性
减水剂分子具有较强的抗硬水能力，能够在不同水质条件下保持稳定的减水效果。
03
聚羧酸系减水剂的应用领域
混凝土预制构件
预制构件是建筑行业中的重要组成部分，聚羧酸系减水剂在混凝土预制构件中的应用可以提高混凝土的流动性，降低用水量，减少构件表面气泡和裂纹，提高构件的耐久性和力学性能。

醚型聚羧酸系减水剂的合成及性能研究

ＴＩＡＮＫｕｎ，ＰＡＮＨｏｎｇ－ｃｈａｏ，ＬＩＵＹｕｎ—ｘｕｅ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉａｏｎｉｎｇ１１０１６８）
（沈阳建筑大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳１１０１６８）
摘要：烯丙基聚氧乙烯醚、顺酐、丙烯酸、丙烯酰胺为共聚单体，过硫酸铵为引发剂，通过自由基溶液聚合制得四元醚型聚羧酸减水剂。实验表明，最佳工艺条件为ｎ（ＡＰＥＧ）：ｎ（ＭＡ）：ｎ（ＡＭ）：ｎｎ（ＡＡ）＝１：
第２７卷第１期
２０１３年 Hale Waihona Puke 月天津化
工
Ｖｏ１．２７Ｎｏ．１
ＴｉａｎｊｉｎＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｊａｎ．２０１３
醚型聚羧酸系减水剂的合成及性能研究
田坤，潘红超，刘运学
中图分类号：ＴＵ５２８．０４２．２
文献标志码：Ａ
文章编号：１００８ — １２６７（２０１３）０１ — ００２２ — ０５
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｅｔｈｅｒ－ｔｙｐｅｐ０ｌｙｃａｒｂ０ｘｙｌａｔｅｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒｓ

聚羧酸系高性能减水剂的研制的开题报告

聚羧酸系高性能减水剂的研制的开题报告一、研究背景及意义目前，水泥混凝土行业对于减水剂的需求日益增加。

减水剂是指在水泥基材料中加入少量的化学添加剂，从而有效减少混凝土中水泥用量，同时提高混凝土的可塑性以及抗裂性。

聚羧酸系高性能减水剂具有高效率、防止混凝土开裂和长期强度稳定等优点，因此广泛应用于大型水利工程、高速公路、高层建筑等领域。

虽然聚羧酸系高性能减水剂在市场上广泛应用，但其性能仍需进一步优化。

目前，国内生产的聚羧酸系高性能减水剂主要针对低强度早期抗压强度的需求，对于中强度或高强度混凝土应用较少。

因此，如何研制出高效、高稳定性的聚羧酸系高性能减水剂将是当前研究的重点和挑战。

二、研究内容和方法本研究的内容主要是围绕聚羧酸系高性能减水剂的研制展开，包括以下几个方面：1. 合成新型化学结构的聚羧酸，并进行物理化学性质的表征和分析。

2. 以已有聚羧酸系高性能减水剂为基础，通过改变分子结构，提高附加功能，实现全面性能提升。

方式为改变单体比例、改变单体种类等。

3. 综合考虑混凝土工程应用状况，调整减水剂的物理化学性质，提高应用的效果。

研究方法主要包括合成化学、物理化学和材料力学等。

在实验室内，使用常用的化学实验室设备进行化学物质的合成和表征。

对样品的物理化学性质进行分析测试，包括比表面积、离子度、分子量等指标。

同时使用材料力学测试仪器，评估减水剂在混凝土工程中的应用效果。

三、预期成果通过本次研究，预计可以获得以下成果：1. 合成出具有突出性能的新型聚羧酸系高性能减水剂，具有高效率、防止混凝土开裂和长期强度稳定等优点。

2. 通过改变聚羧酸系高性能减水剂的分子结构，提高其适用范围，实现全面性能提升。

3. 验证新型聚羧酸系高性能减水剂在混凝土工程中的应用效果，为大型水利工程、高速公路、高层建筑等领域提供优良的材料选择。

四、研究意义通过此次研究，可以为减少水泥用量、提高混凝土可塑性和抗裂性等方面提供科学依据。

同时，还可以推动水泥混凝土行业的升级和发展。