粉体聚羧酸减水剂的制备_王小兵

表 3 保温粘结砂浆的配方
g
配方
石英砂
水泥①
重钙② 可再分散 乳胶粉
HPMC
粉体 消泡剂
粉体聚羧 酸减水剂
水
1# 522 350 100 10
2 0．1
0．7 160
来自百度文库
2# 522 350 100 10
2 0．1
0 190
注：①P·O42.5 扬子水泥；②粒径 15 μm。
图 3 测试保温粘结砂浆耐水拉伸粘结强度时 聚苯板的破坏状况
将固含量 40%的聚羧酸减水剂溶液，通过蠕动泵打入到 离心喷雾干燥塔中，同时在进风管道处均匀加入矿物隔离剂。 控制一定的进风温度及出风温度，即可得到流动性良好的聚 羧酸减水剂粉末。 1．2．4 性能测试
采用凝胶渗透色谱（GPC）对固含量 40%的聚羧酸减水剂 进行表征；按 JG 149—2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系 统》 测试在湿养护条件下抹面胶浆与聚苯板的拉伸粘结强度； 按 JC 474—2001《混凝土泵送剂》测试减水剂混凝土应用性能。
由表 2 可以看出，在等量隔离剂下，隔离剂粒径小，制得的 粉体聚羧酸减水剂贮存稳定性好；当高岭土或重质碳酸钙与白 碳黑复配使用时，贮存稳定性更佳。这是因为白碳黑的粒径更 小，属于纳米级。隔离剂粒径越小，其比表面积越大，防止粉体 聚羧酸减水剂团聚结块的效果更好，从而使粉体聚羧酸减水剂 的贮存稳定性更佳。另外，从表 2 可以看出，相同粒径的高岭土 作隔离剂优于重质碳酸钙，这与它们的晶体形状有关。由于高 岭土含水的铝硅酸盐化学成分，呈层状结构和微粒性，使其具 有润滑抗黏性，而重质碳酸钙晶体有一定的棱角，表面粗糙。
1试验
1．1 主要原材料 1.1.1 合成原材料
甲基丙烯酸、聚乙二醇单甲醚 1000、聚乙二醇单甲醚 2000、对甲苯磺酸、对苯二酚、吩噻嗪、过硫酸铵、30%氢氧化 钠溶液、十二硫醇、巯基丙酸：均为工业级。 1.1.2 试验用材料
水泥：P·O42.5 扬子水泥、P·O42.5 盘固水泥、P·O42.5 海豹 水泥；膨胀聚苯板：厚度 50 mm，表观密度 18～22 kg/m3；高岭土： 粒径 10 μm、15 μm，工业级；重质碳酸钙：粒径 10 μm、15 μm， 工业级；白碳黑：粒径 13 nm，工业级；5044N 可再分散乳胶粉、 P803 粉体消泡剂、羟丙基甲基纤维素（HPMC），均为工业级。 1．2 试验方法 1．2．1 大单体的制备
是可行的。通过不同隔离剂种类及粒径对粉体聚羧酸减水剂贮存稳定性的影响试验结果表明，在等量隔离剂下，采用粒径小的隔离
剂的粉体聚羧酸减水剂贮存稳定性更佳。将该粉体减水剂添加到保温粘结砂浆中，可提高保温粘结砂浆与聚苯板的拉伸粘结性能，
聚苯板湿拉拔破坏面积明显增大；应用于混凝土中，水泥适应性及混凝土性能良好。
2 结果与讨论
2．1 酸醇摩尔比对喷雾干燥的影响（见表 1）
表 1 酸醇摩尔比对喷雾干燥的影响
酸醇摩尔比 出塔情况 初始坍落度/mm 初始扩展度/mm
3.5∶1.0
4.0∶1.0 4.5∶1.0 5.0∶1.0 5.5∶1.0
小棉粒状
粉末状 粉末状 粉末状 粉末状
出塔情况 不好，未测
185 195 190 190
图 2 组分 1 的 GPC 校正
由图 2 可知，组分 1 的分子质量分布指数为 Mw（重均分 子质量）/Mn（数均分子质量）=50 415/18 031=2.8。说明组分 1 的分子质量分布不宽。进而说明减水剂的聚合工艺是可行的。 2．3 隔离剂对粉体聚羧酸减水剂贮存稳定性的影响
酸醇摩尔比在 4.5∶1.0 的情况下，等量隔离剂的种类及粒 径大小对粉体聚羧酸减水剂贮存稳定性的影响见表 2。
关键词：聚羧酸减水剂；粉体；喷雾干燥；凝胶渗透色谱；保温粘结砂浆
中图分类号：TU528.042.2
文献标识码：B
文章编号：1001-702X（2011）07-0058-03
Preparation of powder polycarboxylic acid superplasticizer WANG Xiaobing，FU Qiangshan，CHEN Honggen
0前言
我国聚羧酸系高性能减水剂的研究始于 20 世纪 90 年代 中后期，其工业化生产与应用始于 21 世纪初期，并得到迅猛 发展。近几年来，聚羧酸系高性能减水剂在铁路、桥梁、水利水 电等混凝土工程建设领域得到了快速发展并成功推广应用， 产生了巨大的技术、经济和社会效益[1]。但目前聚羧酸系高性 能减水剂是以液体为主，并且固含量以 20%为主，给长距离 运输带来高成本问题，并且不能直接应用于单组分干粉砂浆 中[2]。而聚羧酸系高性能减水剂粉体化有一个很大问题，因聚 羧酸系高性能减水剂结构中的聚环氧烷部分，即使将水分去 除时也趋于蜡状或浆状，并且难以粉碎[3]。为了使聚羧酸系高
基金项目：常州市科技项目（CE20100035） 收稿日期：2011-01-21；修订日期：2011-05-29 作者简介：王小兵，男，1975 年生，江西吉安人，硕士，主要从事乳液、 胶粘剂及混凝土外加剂研究。
性能减水剂粉体化，常州建筑科学院江苏鼎达建材有限公司 做了大量工作，成功实现了聚羧酸减水剂粉体化。
在装有温度计、调速搅拌器、回流冷凝管及滴加装置的四 口烧瓶中，加入配方量的软水于烧瓶中，然后搅拌并水浴加热 至80～83 ℃，按配方量滴加上述制备的大单体、十二硫醇、巯 基丙酸组成的水溶液（[ 180±10）min 内滴完]，同时滴加引发 剂过硫酸铵水溶液（[ 210±10）min 内滴完]。引发剂液滴完后 保温 1 h，然后降温至 50 ℃以下，用 30%氢氧化钠溶液调节 pH 值为 7，即得固含量 40%的聚羧酸减水剂。 1．2．3 喷雾干燥
注：①粉体聚羧酸减水剂装入自封袋中，上方压 500 g 的重物，放
入烘箱中，在 52 ℃下放置 24 h，然后倒出，观察结块情况。
2．4 粉体聚羧酸减水剂用于保温粘结砂浆中的性能
将制备的粉体聚羧酸减水剂应用于保温粘结砂浆中，其
配方见表 3，保温粘结砂浆与聚苯板的拉伸粘结强度（7 d 标
准干养护+7 d 标准湿养护）测试时聚苯板的破坏状况见图 3。
空间位阻很弱，引起混凝土的扩展度几乎没有。 2．2 聚羧酸减水剂的 GPC 分析
对酸醇摩尔比为 4.5∶1.0 时合成的固含量 40%液体聚羧 酸减水剂进行 GPC 表征，结果见图 1。
图 1 固含量 40%液体聚羧酸减水剂的自动比例色谱
由图 1 可以看出，液体聚羧酸减水剂主要由 4 个组分组 成。组分 1 的面积达 94.6%，其 GPC 校正图见图 2；其它 3 个 组分的面积共 5.4%。由此可知，基本没产生大量的副产物，大 单体的制备工艺是可行的，可保证聚合物的产品质量。
全国中文核心期刊
粉体聚羧酸减水剂的制备
王小兵，付强善，陈红根
（常州建筑科学研究院 江苏鼎达建材有限公司，江苏 常州 213015）
摘要：采用聚乙二醇单甲醚 1000、聚乙二醇单甲醚 2000、甲基丙烯酸、阻聚剂、催化剂、引发剂合成聚羧酸减水剂，并进行喷雾
干燥，得到性能良好的粉末聚羧酸减水剂。通过采用 GPC 对合成的减水剂进行表征，可知大单体的制备工艺和减水剂的合成工艺
NEW BUILDING MATERIALS
·59·
王小兵，等：粉体聚羧酸减水剂的制备
表 2 隔离剂种类及粒径对粉体聚羧酸减水剂 贮存稳定性的影响
隔离剂种类 52 ℃下放置 24 h① 广口瓶内
广口瓶内
及粒径
贮存 3 个月 贮存 6 个月
15 μm 高岭土
有结块
无结块
有小结块
轻 微 结 块 ，但 较 松 10 μm 高岭土 散，且比同粒径的
出塔情况 不好，未测
440×420 460×490 420×490
注：混凝土配合比为：m（P·O42.5 扬子水泥）∶m（砂）∶m（小石+大 石）∶m（水）＝390∶820∶1030∶167.5；粉体聚羧酸减水剂掺量为 0.22%。
由表 1 可以看出，在其它条件不变的情况下，酸醇摩尔比 在（4.0～5.0）∶1.0 时，液体聚羧酸减水剂经喷雾干燥，能得到流 动性良好的粉体聚羧酸减水剂。当酸醇比小于 4.0∶1.0 时，液 体聚羧酸减水剂的机械稳定性不好，在经过喷物干燥机的高 速离心转盘时失稳，导致聚羧酸减水剂不能形成很好的粉末。 当酸醇比大于 5.0∶1.0 时，能得到流动性好的粉末，但粉体聚 羧酸减水剂的分散性不佳。性能良好的聚羧酸减水剂是静电 排斥和空间位阻共同作用的结果[4]。这可能是酸醇比太大时
在装有温度计、油浴锅、调速搅拌器、真空装置的三口烧
·58· 新型建筑材料
2011．7
王小兵，等：粉体聚羧酸减水剂的制备
瓶中加入按配方量的聚乙二醇单甲醚 1000、聚乙二醇单甲醚 2000、甲基丙烯酸、对甲苯磺酸、对苯二酚、吩噻嗪，于设定的 温度、真空度下反应到最佳时间，然后降温至 50 ℃出料，即得 聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯大单体。 1．2．2 聚羧酸减水剂的合成
重质碳酸钙更松散
无结块
无 结 块 ，比 同 粒 径的重质碳酸
钙更松散
15μm 重质碳酸钙
有结块
无结块
有小结块
轻微结块， 10μm 重质碳酸钙 但比较松散
无结块
无结块
13nm 白碳黑和 无结块，松散 无结块，松散 无结块，松散 10μm 重质碳酸钙
13 nm 白碳黑和 无结块，松散 无结块，松散 无结块，松散 10 μm 高岭土
（Changzhou Institute of Building Science Jiangsu Dingda Building Material Co. Ltd.，Changzhou 213015，Jiangsu，China） Abstract：Polycarboxylic acid superplasticizer of good performrance was synthesized with methoxypolyethylene glycol 1000 ， methoxypolyethylene glycol 2000，methacrylic acid，inhibitor，catalyst，initiator，and dried by spraying. The results showed that the preparation process of big monomer and synthesis process of polycarboxylic acid superplasticizer was feasible by characterizing the product with GPC. The influences of different types and particle size of separant on the storage stability of powder polycarboxylate superplasticizer were tested. The results show that the smaller particle size separant was beneficial to storage life at the equivalent dose. By using it into the thermal insulation mortar，the tensile and bonding performance of the adhesive mortar and polystyrene board can be improved，and the destroy area of EPS could obviously increase at the wet -curing. By using it into concrete，the adaptability of cement and the performance of concrete were good. Key words：polycarboxylic acid superplasticizer；powder；spray drying；gel Permeation Chromatography；insulation adhesive mortar