12聚羧酸陶瓷减水剂的合成及应用研究
陶瓷减水剂生产工艺
陶瓷减水剂生产工艺
陶瓷减水剂是一种新型的水泥外加剂，能够有效地降低水泥砂浆的含水量，提高砂浆的粘结性和流动性，从而达到减水、增强和改良混凝土性能的目的。
陶瓷减水剂的生产工艺主要包括原料准备、配料混合、反应加工、干燥成型和包装等过程。
首先，进行原料准备。
陶瓷减水剂的主要原料是一种高岭土，通过采矿和磨碎等工艺，将高岭土提取出来，去除杂质和掺杂物。
其次，进行配料混合。
将提取的高岭土和其他添加剂按一定的配方和比例混合在一起，保证原料的均匀性和稳定性。
然后，进行反应加工。
将混合好的原料送入反应釜中，在一定的温度和压力下进行反应加工，通过化学反应将原料转化为陶瓷减水剂。
接下来，进行干燥成型。
将反应得到的陶瓷减水剂在干燥室中进行干燥处理，除去剩余的水分，使其成为干燥的颗粒状物质。
最后，进行包装。
将干燥的陶瓷减水剂经过计量和包装等工艺，装入密封的包装袋中，以便于储运和使用。
陶瓷减水剂的生产工艺主要依赖于采矿、机械制造和化学反应等技术。
通过合理的工艺流程和科学的生产方式，可以确保陶瓷减水剂的质量和性能。
不过需要注意的是，在生产过程中，要加强设备的维护和保养，确保设备的正常运行和生产效率。
此外，还要加强对原料和产品的质量检测和控制，确保产品符合标准要求。
总的来说，陶瓷减水剂的生产工艺包括原料准备、配料混合、反应加工、干燥成型和包装等过程。
通过科学的工艺控制和质量检测，可以获得高质量的陶瓷减水剂产品。
聚羧酸高效减水剂的合成与适应性研究
本科毕业论文题目：聚羧酸高效减水剂的合成与适应性研究院（部）：专业：班级：姓名：学号：指导教师：完成日期：2011年6月9日目录摘要 (III)ABSTRACT (IV)1 前言 ............................................................................................................. - 1 -1.1高效减水剂的种类及特点.. (1)1.1.1改性木质素磺酸盐系................................................................................................. - 2 -1.1.2稠环芳烃磺酸盐甲醛缩合物系（萘系减水剂）..................................................... - 3 -1.1.3三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物系(密胺树脂) .............................................................. - 3 -1.1.4氨基磺酸盐甲醛缩合物系......................................................................................... - 4 -1.1.5聚羧酸系高效减水剂................................................................................................. - 5 -1.2聚羧酸减水剂的研究现状.. (7)1.2.1国外聚羧酸系减水剂的研究现状............................................................................. - 7 -1.2.2国内聚羧酸系减水剂的研究现状............................................................................. - 8 -1.3聚羧酸减水剂的特性及应用. (9)1.3.1聚羧酸减水剂的特性................................................................................................. - 9 -1.3.2聚羧酸减水剂的市场应用情况............................................................................... - 10 -1.4高性能减水剂研究的理论基础. (11)1.4.1减水剂在水泥颗粒上的吸附特性........................................................................... - 11 -1.4.2静电斥力效应........................................................................................................... - 12 -1.4.3空间位阻效应........................................................................................................... - 12 -1.5聚羧酸类减水剂的合成方法.. (13)1.5.1可聚合单体直接共聚............................................................................................... - 13 -1.5.2聚合后功能化法....................................................................................................... - 14 -1.5.3原位聚合与接枝法................................................................................................... - 14 -1.6本课题的研究内容........................................................................................................ - 15 -1.6.1研究聚羧酸系高效减水剂的几个难点................................................................... - 15 -1.6.2研究的内容及待解决的问题................................................................................... - 15 -2 聚羧酸系高效减水剂的实验合成 ............................................................. - 17 -2.1实验原料. (17)2.2实验设备 (17)2.3实验方案设计 (18)2.4实验步骤 (18)2.5实验产品的性能测试方法 (19)2.6实验结果 (20)3 聚羧酸系高效减水剂的性能测试与评价 ................................................. - 22 -3.1聚羧酸高效减水剂的基本性能测试.. (22)3.1.1 固体物含量测定...................................................................................................... - 22 -3.1.2减水剂密度测定....................................................................................................... - 23 -3.1.3水泥净浆流动度测定............................................................................................... - 23 -3.1.4水泥砂浆工作性(减水剂减水率W R)的测定.......................................................... - 25 -3.1.5掺聚羧酸减水剂后水泥凝结时间的测定............................................................... - 27 -3.2聚羧酸高效减水剂性能对比试验 (29)3.2.1聚羧酸高效减水剂与不同水泥的适应性............................................................... - 29 -3.2.2聚羧酸高效减水剂同其它减水剂性能的比较....................................................... - 30 -3.2.3聚羧酸系高性能减水剂同脂肪族系减水剂的复配试验....................................... - 32 -3.3聚羧酸减水剂对混凝土性能的影响评价 (33)3.3.1对混凝土坍落度的影响........................................................................................... - 33 -3.3.2对混凝土试块强度的影响....................................................................................... - 35 -4 结论与展望 ................................................................................................. - 36 -4.1结论 (36)4.2展望 (37)谢辞 ............................................................................................................... - 38 -参考文献 ......................................................................................................... - 40 -摘要聚羧酸系高效减水剂具有高减水率、掺量低、良好的保坍性等优点，是现如今混凝土外加剂市场中普遍应用的外加剂之一，也是当今混凝土高性能减水剂研究中较为前沿的研究课题。
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。
聚羧酸减水剂的合成及复配技术综述
1引言高效减水剂等作为混凝土外加剂在整个工程建设中发挥着重要作用，减水剂的发展可分为三个阶段：以木钙为主的普通减水剂，到以萘系为主的高效减水剂，再到以聚羧酸系为代表的高性能减水剂，而聚羧酸高效减水剂相比前两者具有良好的环保性能和技术优势，被广泛用于现代化混凝土工程中，其含有有害物质量较少，且减水率高，掺量较少，能显著提升混凝土强度，因而快速获得建筑工程应用，比如三峡工程等多个建筑工程中均使用了聚羧酸减水剂。
2国内外研究综述首先，1986年由日本研发了亲水性官能团聚羧酸减水剂，这种减水剂具有低坍损速度和高效减水率，之后将其运用于混凝土工程中。
1995年后，相比其他类型的减水剂，这种聚羧酸高效减水剂在工程中实现了广泛应用，占据整个建筑工程的80%。
日本将这种减水剂作为高性能AE减水剂，并在之后纳入了国家行业标准中，欧美对于聚羧酸高效减水剂的相关研究滞后于日本，由于美国等发达国家发现，将聚羧酸高效减水剂加入混凝土后会影响减水性能以及混凝土沁水性能，因此使用量较少，仅达到20%左右。
从国内研究上来看，21世纪我国在建设工程和工业生产中才开始使用和研究聚羧酸高效减水剂，早期主要使用马贝、西卡等减水剂产品，但由于这种材料成本高，无法实现广泛应用，只能够利用一些大型工程建设中。
伴随着科学技术发展，对于减水剂原材料，分子结构，工艺设计进行改进优化，之后使其成本降低可用于一般工程建设中。
如根据郭广仁等研究学者，研发了聚羧酸高效减水剂，这种减水剂相比其他减水剂来说能够显著降低掺量达到 1.50%，其含气量达5%，同时减水率能够达到30%以上。
国内目前聚羧酸减水剂相关研究已经获得很多进展，但由于这种减水剂会发生化学反应和本身存在敏感性等问题，国内外研究学者纷纷针对聚羧酸减水剂的工艺进行优化筛选，深入探讨其与水泥的适应性等问题。
3在实际应用中聚羧酸减水剂的问题分析在混凝土预拌过程中原材料差异性，地域性以及技术人员使用，理论知识等相关因素均会影响其使用效果。
新型陶瓷减水剂的合成及应用研究
使 用涂 一 ４杯测 试泥浆 流出 的时间 ， 过泥浆 流 出的时间 通
林 冬 梅 王 海 。 张春霞 。
（ 潮 州 三 环 集 团 股 份 有 限 公 司 广 东 潮 州 １ ５ １０ ２００
２ 桂林工学院有色金属材料及材料加工新技术教育部重点 实验室 广西 桂林 ５ １ ０ ） ４ ０ ４
摘
要
本 文 合 成 了一 种 新 型 的 梳 形 聚 羧 酸 系 高 效 减水 剂 ． 采 用 红 外 光 谱 、 角 ｘ射 线 衍 并 广
关键词
陶 瓷 ， 形 聚 羧 酸减 水 剂 ， 成 梳 合
１ 前
言
热 性 能 ：热 失 重 采 用 德 国 Ｎ Ｔ Ｓ Ｈ Ｓ Ａ ４ Ｅ Ｚ Ｃ Ｔ４ ９型 Ｔ Ｇ热
分析 仪 ，。 Ｎ 气氛 ，升 温速率 １Ｋ ｍ ｎ ０ ／ ｉ ；差热分析 采用德 国 Ｅ Ｚ Ｃ Ｔ ４ ９型 Ｄ Ｃ差热 分 析仪 ，２ 氛 。升温 速率 Ｓ Ｎ气 目前 ， 内 常 用 的 减 水 剂 有 水 玻 璃 、 酸 钠 、 聚 磷 Ｎ Ｔ Ｓ Ｈ Ｓ Ａ ４ 国 碳 三 Ｏ／ ｉ。 酸钠 、 磷酸钠 、 植 酸钠 等 ， 焦 腐 以单 一或 两者相 互 复配 使 ｌ Ｋ ｍ ｎ Ｘ 一射线衍 射分 析 ：采用 荷兰 帕纳科 公 司 Ｘ Ｐ ｒ Ｐ ｏ ’ ｅ ｔ ｒ 用。 其减 水效果不 十分理想 ， 而且这些 产 品还存 在坯体 强
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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。
聚羧酸减水剂的合成工艺及性能研究
研究内容和技术路线
研究内容
本研究主要研究聚羧酸减水剂的合成工艺及性能，包 括合成条件对性能的影响、最佳合成工艺的确定、混 凝土性能测试等。
技术路线
本研究的技术路线主要包括文献综述、实验设计、实 验操作、数据分析与处理、结论总结等环节。具体来 说，首先对聚羧酸减水剂的相关文献进行综述和分析 ，明确研究现状和存在的问题；然后根据文献分析结 果设计实验方案和操作步骤；接着进行实验操作并收 集数据；最后对数据进行处理和分析，得出结论并总 结研究成果。
引发剂种类和用量
引发剂种类和用量影响聚羧酸减水剂的分子量和分布， 进而影响其性能。选择合适的引发剂种类和用量是合成 高性能聚羧酸减水剂的关键。
反应温度和时间
反应温度和时间影响聚羧酸减水剂的分子量和交联程度 ，进而影响其性能。优化反应温度和时间是合成高性能 聚羧酸减水剂的重要步骤。
04
聚羧酸减水剂的应用研究
合成工艺条件及控制方法
聚羧酸减水剂的合成工艺条件包括 温度、压力、搅拌速度、反应时间 等因素，这些因素对产品的性能和 质量有着重要影响。
VS
在实际生产中，这些工艺条件需要 通过实验和优化来确定最佳值，并 采用自动化控制系统进行精确控制 。
03
聚羧酸减水剂的性能表征
减水剂的性能指标及测试方法
减水率
THANKS
谢谢您的观看
聚羧接影响其减水效果和保坍性。分子量过低，减水效果和保坍性较差；分子量 过高，可能会影响混凝土的抗压强度。
官能团
聚羧酸减水剂中的官能团种类和数量也影响其减水效果和保坍性。不同的官能团与水泥的相互作用不 同，对混凝土性能的影响也不同。
聚羧酸减水剂的合成工艺与性能关系
衡量减水剂在混凝土中的减水效果，通过对比加入减水剂和未加入减水剂的混凝土的坍落 度，计算减水率。
新型聚羧酸系高性能陶瓷减水剂的合成及应用
按照配方 比例称取聚合单体丙烯酸 、 马来酸酐和聚 ７ ， － 醇单烯丙基醚， 置于三 口烧瓶中， 用４ ０ ％的氢氧化钠溶液 中和至中性 ，加入链转移剂，在搅拌下开始升温至 ８ ０ ￣８ ５ ￣ Ｃ ，滴加
泰
分散后
图 ２ 减水剂在 泥浆表面吸 附分散 示意 图
由于合成的聚羧酸系陶瓷减水剂是高分子聚合物， 其具有亲水性长链 ， 当其吸附于陶瓷 泥浆颗粒表面后 ， 减水剂分子 中的亲水性长链可以伸展于水溶液 中， 在所吸附的泥浆颗粒表 面形成有一定厚度的亲水立体层 ， 当泥浆颗粒相互靠近到达一定距离时， 亲水立体层之间产
第３ 期
王 斌 等 ：新 型聚羧 酸系 高性 能陶 瓷减水 剂的合 成及 应用
第３ ８卷 第 ３期 ２ ０ １ ３年 ９月
广 州 化 学
Ｇｕ ａ ｎｇ ｚ ｈｏ ｕ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ
、 ， ０ １ ． ３８ ＮＯ ． ３ Ｓ ｅ ｐ ｔ ． ２ ０１ ３
文章编号 ：１ ０ ０ ９ — ２ ２ ０ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ４ ７ － ０ ５
由于泥浆颗粒 间存在静电引力作用会形成絮凝结构， 使１ ０ ％￣３ ０ ％的拌合水被包裹于陶瓷泥
浆颗 粒之 间 ，不 能参 与 自由流 动 ，失去润 滑 作用 ，影 响陶 瓷泥 浆 的流动 性 。加入 陶 瓷减 水剂 后 ，减水 剂分 子会 定 向吸 附于泥 浆颗 粒表 面 ，其 带有 的 阴离子 基 团会 使泥浆 颗 粒表 面形 成双
酸钠 、焦磷酸钠液等为主 ，以单一或复合形式加入。１ ９ ９ ３年 以后，取而代之 的是第二代减
水 剂 ，包 括腐殖 酸 盐 一硅 酸盐 复合 物 、腐 殖酸 盐 一磷酸 盐 复合物 、磷 酸盐 一硅 酸盐 复合 物 、 天 然产 物 改性 类 高分 子 电解 质 等［ １ ］ 。新 型聚 羧 酸 系 减水 剂 的研 发直 到近 年才 逐渐 开展 ，大 部 分产 品的性 能还 不稳 定 ，适 应性 较 差 ，单从 减水 性来 说 ，与 国外产 品还 有较大 差 距 ，这也 是 导致 我 国 的陶 瓷生 产 能耗 偏 高 、节 能减 排压 力突 出的主 要 问题所 在 【 ３ 。 因此 ，科研 工 作 者有 必 要在 这 一领 域 投入 更 大 的精 力 ，为 我 国陶 瓷产业 的升级 做 出贡献 。 本研 究工 作针 对 陶瓷 企业 的技术 需求 ， 采 用分 子设 计原 理 ，合成 了新 型聚 羧酸 系陶 瓷减 水剂 （ Ｃ Ａ－ １ ０ ０ ） 。该 产 品 在企 业试 用 后 ，发 现 综合 性 能 与 国外 进 口产 品持 平 ，个 别性 能优
聚羧酸减水剂用途
聚羧酸减水剂用途
嘿，朋友们！今天咱来聊聊聚羧酸减水剂，这玩意儿可真是个神奇的存在呀！
你想想看，在建筑工地上，那一堆堆的水泥、砂石，要是没有聚羧酸减水剂来帮忙，那得是多么笨重和难以操作呀！聚羧酸减水剂就像是一个神奇的小精灵，给建筑过程带来了巨大的便利。
它能让混凝土变得更加顺滑，就好比是给混凝土做了一次高级的“美容护理”，让它能够更好地流动和填充。
你说神奇不神奇？有了它，工人师傅们在浇灌混凝土的时候就轻松多了，不用再费力地去推动那沉重的水泥浆。
而且呀，聚羧酸减水剂还能提高混凝土的强度呢！这就好比是给混凝土注入了一股强大的力量，让它变得更加坚固耐用。
这对于建筑来说可太重要啦，谁不想住的房子坚固得像钢铁一样呢？
它还能减少混凝土中的用水量。
哎呀呀，水用得少了，不仅节约资源，还能降低成本呢！这不是一举两得的好事吗？
咱再打个比方，聚羧酸减水剂就像是烹饪中的调味料，虽然用量不大，但是却能起到画龙点睛的作用。
没有它，这道菜可能就没那么美味可口；没有它，混凝土可能就没那么完美适用。
在一些大型的建筑项目中，聚羧酸减水剂更是不可或缺的。
比如那高耸入云的摩天大楼，要是没有它来帮忙，能建得那么顺利吗？那长长的
桥梁，要是没有它来助力，能横跨江河吗？
你说聚羧酸减水剂的用途广不广泛？它真的是建筑领域的一大功臣啊！它让我们的建筑更加美观、坚固、实用。
所以啊，可别小瞧了这个小小的聚羧酸减水剂，它的作用可大着呢！它就是建筑界的秘密武器，为我们创造了一个又一个的建筑奇迹。
朋友们，你们说是不是这么个理儿呢？。
(2)聚羧酸减水剂制备与应用 (2)
毕业设计（论文）设计（论文）题目：聚羧酸减水剂制备与应用学院名称：建筑工程学院专业：土木工程学生姓名：商凤刚学号：09404010140 指导教师：温小栋职称：副教授2013年5月18日诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计论文《探究不同浓度下AQURON2000对混凝土耐久性的作用机理》均系本人在指导老师的指导下完成，没有抄袭他人的行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均做了注释，若有不实，后果由本人承担。
承诺人（签名）：2013年5月18日总目录第一部分……………………………………………………任务书第二部分…………………………………………………文献综述第三部分…………………………………………………外文翻译第四部分…………………………………………………开题报告第五部分…………………………………………毕业设计说明书第六部分………………………………………………………致谢第七部分………………………………………………………附件毕业设计（论文）文献综述设计（论文）题目：聚羧酸减水剂制备与应用学院名称：建筑工程学院专业：土木工程学生姓名：商凤刚学号：09404010140 指导教师：温小栋职称：副教授2013年5月18日一、前言随着我国交通事业的发展，特别是沿海区域经济发展一体化进程的快速形成带动了各类港口、堤坝、跨海大桥等重要和重大海洋工程建设的热潮。
仅宁波市，除象山港跨海大桥外还有梅山大桥、椒江大桥及甬江特大桥；另外上海、深圳、厦门、青岛、广州也已建、筹建大型跨海大桥。
与内陆工程相比，沿海工程往往受多种破坏因素的交互作用，其结构耐久性问题极为突出，由《中国腐蚀调查报告》[2]可知：因钢筋锈蚀引起混凝土结构破坏所造成的直接经济损失高达1000亿元/年。
近20年来，混凝土耐久性问题已发展成为国际上混凝土研究领域的最大热点，特别是处于沿海环境中的混凝土结构工程受Cl-、微生物侵蚀而导致的结构破坏，另外，辽宁沿海地区、天津、浙江等地区的土壤属于滨海盐土，其滨海盐土PH值通常在7.5～8.5左右，土壤中SO42-含量最高达到土壤重量的0.28%，对混凝土材料具有强腐蚀作用。
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线型聚羧酸陶瓷减水剂的合成及应用研究张艳丽（唐山学院环境与化学工程系，河北唐山063000）摘要：本文通过对羧酸系减水剂与粘土作用机理的分析，按照DLVO双电层理论和空间位阻理论进行聚羧酸系陶瓷减水剂的分子设计，选用丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠为原料，通过水溶液调节共聚合的方法合成了一种线型聚羧酸系高效陶瓷减水剂。
研究了单体配比、引发剂种类及用量、反应时间及反应温度等因素对减水剂结构和性能的影响。
结果表明，在温度为80℃条件下以过氧化物为引发剂，AA∶MAS摩尔配比为3∶1，反应5小时，减水剂的性能最佳，在添加量为0.4%～0.6%范围内，其减水率可达32%。
关键词：聚羧酸，陶瓷减水剂，合成1聚羧酸减水剂的结构及与粘土的作用机理世界陶瓷生产发达国家十分注重减水剂的开发和应用，其中聚羧酸系高性能减水剂是2O世纪90年代之后兴起的新一代减水剂[1]。
目前，国内外对聚羧酸系减水剂的研究及应用大都集中于混凝土建筑工程领域，而对其在陶瓷领域中的研究则很少，因此，研究聚羧酸系陶瓷减水剂是目前陶瓷领域的一个重要课题。
聚羧酸系减水剂通常由含羧酸基和聚氧化乙烯基的乙烯基等两种以上的单体，与含磺酸基、酯基或其它基团的一些可聚单体通过自由基共聚反应合成，其化学分子结构中可含有羧酸基和聚氧化乙烯基及其它基团的结构单元[2-3]。
在聚合物的分子结构中，不同单体以随机或有规律地聚合在一起，因此聚羧酸系聚合物结构和性能具有多变性，它可作为减水剂应用于不同领域。
在合成过程中，按是否含有长链结构的聚氧化乙烯基大单体参与共聚，可以使聚羧酸分子形成梳型和线性两种结构。
目前梳型聚羧酸减水剂的合成研究已很深入且在混凝土建筑工程领域得到了广泛的应用，使用效果良好。
性能优良的减水剂在浆料-水界面上具有很强的吸附能。
减水剂吸附在浆料颗粒表面能够降低浆料颗粒固液界面能，降低浆料-水分散体系总能量，从而提高分散体系的热力学稳定性，这样有利于浆料颗粒的分散。
因此，不但减水剂的极性基种类、数量影响其减水作用效果，而且减水剂的非极性基的结构特征，碳氢链长度也显著影响减水剂的性能[4]。
按DLVO理论，由于高效减水剂使用，使吸附减水剂分子的相邻两个浆料颗粒间产生静电斥力作用，带有负电侧基的减水剂分子吸附在浆料颗粒表面，产生双电层。
双电层效应使浆料颗粒分散，防止其再凝聚。
从而有效地增大拌和物的流动性。
带磺酸根的离子型聚合物电解质减水剂，静电斥力作用较强；带羧酸根离子的聚合物电解质减水剂，静电斥力作用次之；带羟基和醚基的非离子型表面活性减水剂，静电斥力作用最小[5]。
空间位阻理论认为，减水剂吸附在浆料颗粒表面，形成一层有一定厚度的聚合物分子吸附层，当浆料颗粒相互靠近时，吸附层开始重叠，在浆料颗粒之间就会产生斥力作用，重叠越多，斥力越大，称之为空间位阻斥力。
一般认为离子聚合物引起静电斥力和空间位阻斥力两种作用力，大小取决溶液中离子的浓度、聚合物的分子结构和摩尔质量。
线型离子聚合物减水剂是以静电斥力为主分散浆料颗粒，其空间位阻斥力较小。
具有支链的共聚物减水剂吸附在浆料颗粒表面，形成较厚的聚合物分子吸附层，从而具有较大的空间位阻斥力作用。
刘星宇，姜建华等[6]通过实验研究了线型及梳型减水剂对陶瓷原料的适应性。
其研究结果表明，静电斥力和空间位阻作用是减水剂对颗粒分散的基本的两种作用。
对于聚合物减水剂，静电斥力作用也必须以减水剂分子能够吸附在颗粒表面为前提。
梳形聚羧酸减水剂由于其主链较短，而支链较多且长，与微观结构为层状的粘土颗粒多为点面结合，吸附并不牢固，对粘土泥浆中胶体颗粒的ζ-电位影响较小，游离在溶剂中较多，分散效果不明显。
线形聚羧酸减水剂通过线-面结合可以牢固吸附在层板状的粘土颗粒表面，从而实现其静电斥力和空间位阻效应，有效分散了粘土泥浆的絮凝结构，释放出自由水，改善流动性。
基于以上的减水剂对粘土作用机理的分析和研究结果，本实验设计一种线形聚羧酸减水剂的结构，在丙烯酸为主要单体的共聚物中，引入甲基丙烯磺酸钠共聚单体，在聚合物主链结构中引入了-基团，提高了聚合物的离解性质。
其线形结构可以实现和粘土颗粒的有效吸附，其高离解性质SO3又保证其赋予粘土颗粒表面较高的双电层电位，从而以静电斥力作用实现对陶瓷原料的高分散和减水效果。
本实验对所选择线型聚羧酸系陶瓷减水剂进行合成研究，对其减水性能进行测定，取得了较好的效果。
2实验部分2.1主要仪器及材料试剂调速电动搅拌器，90型，江苏江阴科研器械厂；超级恒温水浴，601型，江苏省金坛市医疗仪器厂；恒压滴液漏斗，100mL，天津；球磨机，ND7-4L型，南京南大天尊电子有限公司；恩氏粘度计，SYP1004-Ⅲ型，上海第四石油机械厂。
丙烯酸，甲基丙烯磺酸钠，过硫酸铵，氢氧化钠，氢氧化钾等均为分析纯；骨质瓷辊压泥料由唐山长城陶瓷厂提供。
2.2实验方法2.2.1线型聚羧酸系陶瓷减水剂的合成按照设计的配比精确称量原料、溶剂、引发剂等，加入反应器中，在适当的引发剂的引发作用下，使丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠两种单体发生聚合，按照设定的温度反应4～5个小时，形成一定分子量的聚合物，最后用30%NaOH溶液进行中和，调节pH值在7～8，得到线型聚羧酸系减水剂产品。
2.2.2减水剂的性能测定(1)减水剂减水效果的测定用恩氏粘度计对减水剂进行减水效果测定，其测定方法为：称取适量的干土，按不同的比例加入待测减水剂，加水至每份样品的含水量相同，以恩氏粘度计测量泥浆流出100mL 时所用的时间，同时测量100mL 水流出所用时间，最后计算泥浆的相对粘度。
相对粘度的测定公式为：B =C S /W S式中：C S —100mL 泥浆流出时间；W S —100mL 水流出时间；B—相对粘度(2)触变性的测定触变性是以稠化度与厚化度表示，它等于泥浆在粘度计中静置30min 后流出的时间对静置30s 后流出的时间的比值]。
测定方法为：将配好的泥料(干土)、水和减水剂搅拌均匀，静止30s 后测其相对粘度值，静止30min 后，再测其相对粘度值。
泥浆触变性=静置30分后的流出时间/静置30秒的流出时间(3)减水率的测定减水率是等量的陶瓷粉体在达到基本相同的粘度时，原始陶瓷粉体用水量和外加减水剂时用水量的差与原始用水量的比值。
测定方法：称取适量原始陶瓷粉体及水配制泥浆样品，加入一定量的减水剂,搅拌均匀,以此时测定的泥浆相对粘度值为基准,然后以同样量的陶瓷粉体配以不同的水(不加减水剂),直到其粘度与基准值相同,即可得到该减水剂的减水率,其计算公式如下：%100010⨯-=W W W W R 式中：R W —为减水率/%；0W —原始陶瓷粉体用水量/mL；1W —外加减水剂时用水量/mL 3结果与讨论3.1线型聚羧酸减水剂的合成及性能评价（1）线型聚羧酸减水剂的合成线型聚羧酸系减水剂的合成是按照自由基聚合反应的机理进行，反应中单体分子经引发产生自由基后，立即与其他分子聚合，连锁反应形成长链自由基，大分子聚合物自由基与其他分子作用，活性链消失成为稳定的大分子，另一分子成为自由基。
链转移剂也称分子量调节剂，使聚合物平均分子量降低。
聚合物活性链增长到一定程度失去活性，停止增长[2-3]。
本实验选用丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)为单体进行共聚合反应，甲基丙烯磺酸钠(MAS)单体除提供强极性的阴离子磺酸基(-SO -3)以提高静电斥力以外，还起到链转移剂的作用。
合成工艺对所合成的减水剂性质具有重要影响，合成中需要控制的参数有：原料的摩尔比、投料方式与速度、温度与时间、溶液的浓度与酸碱度等。
本实验就单体的摩尔比、引发剂的类型及用量、反应温度、反应时间及pH 值等因素进行了研究，对各条件下所合成的减水剂样品进行减水效果的测试。
合成方案见表1。
表1线型聚羧酸减水剂合成方案方案配比(MAS:AA)PSAM过氧化物反应温度/℃13:1单体质量的10%70～7521:1单体质量的10%70～7531:3单体摩尔质量的10%70～7541:3单体质量的10%70～7551:3单体质量的10%75～8861:3单体质量的5%75～8071:3单体质量的10%8081:10单体质量的10%90将以上八个方案合成的产品按合成次序编号为1#、2#、3#…7#、8#装入样品瓶中。
（2）减水剂的减水性能测定及评价按骨质瓷∶水=10∶6的比例，减水剂的加入量为骨质瓷干土的0.1%～1%之间，按2.2.2（1）测定方法测定泥浆的相对粘度。
测定结果显示，以上的6号和8号样品减水效果和触变性较为理想。
其相对粘度测定结果如图1和图2所示。
图18#产品减水剂用量-相对粘度关系曲线图26#产品减水剂用量-相对粘度关系曲线按2.2.2(2)中所述的实验方法对6#、8#产品泥浆触变性进行测定，其测定结果如表2所示。
表2泥浆触变性测定结果减水剂样品减水剂用量/%相对粘度触变性8#0.7821.54 2.136#0.99 6.79 1.97按2.2.2(3)中所述减水率测定方法，对6#、8#产品以及对照样品德国进口的PC67减水剂分别进行减水率的测定，测定结果如图3所示。
图3各产品减水剂用量-减水率关系曲线从以上测试结果可以看出：6#产品随着减水剂含量的增加，泥浆的相对粘度下降，其相对粘度值在3.70左右逐渐趋于稳定；8#产品与PC-67随减水剂含量增加，泥浆的相对粘度值出现最低点后又有所回升，其最低的相对粘度值分别为5.90与4.64，都出现在减水剂产品用量为0.4%～0.6%左右，由关系曲线可以清楚的看到，在此用量时，6#产品的泥浆相对粘度值为3.70%左右，小于8#和PC-67产品的泥浆相对粘度值。
在减水率方面，6#产品随着减水剂含量的增加，其减水率上升，减水率在32%左右逐渐趋于稳定；8#产品与PC-67的减水率随减水剂含量增加，开始呈上升趋势，后又有所下降，其最高减水率分别为28.9%和31.3%，其减水率高峰都出现在减水剂产品用量0.4%～0.6%左右。
由关系曲线可以清楚的看到，6#产品减水效果明显好于8#产品；而与PC-67相比，在用量为0.4%左右时，6#产品与PC-67的减水效果相当，而随着用量的继续增加，6#产品的减水率则要明显高于PC-67样品。
结果表明，在所合成的一系列产品中，6#产品的减水效果最佳，在用量为0.4%～0.6%范围内，其最高减水率可达32%左右，稠化度为1.97，减水效果良好。
4结论线型聚羧酸系陶瓷减水剂合成过程中单体配比，引发剂类型及用量、反应温度、保温时间等因素对合成产品减水剂效果影响很大.以对骨质瓷泥浆的减水效果作为评价指标，本实验合成线型聚羧酸系陶瓷减水剂的最佳反应条件为：单体摩尔配比MAS:AA为1：3，过氧化物引发剂用量为单体质量的5%，反应温度为80℃左右；反应时间为5～6小时。