聚羧酸减水剂配方

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聚羧酸系高效减水剂的合成

文章编号：1004-3918（2009）05-0539-04聚羧酸系高效减水剂的合成鲁郑全1，刘应凡2，郭利兵1，李江涛1（1.河南省科学院化学研究所有限公司，郑州450002； 2.郑州轻工业学院，郑州450002）摘要：以丙烯酸、甲基丙烯酸、甲氧基聚乙二醇、聚乙二醇、甲基丙烯磺酸钠等为主要原料，以过硫酸铵为引发剂合成了聚羧酸系减水剂.同时采用正交试验确定了合成产品的比较合适的配比.实验结果表明，当减水剂的掺量为1％，水灰比为0．35时，水泥静浆流动度超过290nm ，减水率超过了国内同类产品的水平.通过红外光谱分析表征，合成产品的分子结构与设计的分子结构相吻合.关键词：聚羧酸系减水剂；正交试验；水泥静浆流动度中图分类号：TU 528．042．2文献标识码：A混凝土减水剂是指在混凝土中掺加一种外加试剂，该试剂能在保持流动性基本相同的情况下，使混凝土用水量减少，从而提高混凝土强度和耐久性，或者在水泥用量和水灰比不变的情况下，增加混凝土流动性，改善混凝土的施工性能[1].混凝土高效减水剂是高性能、绿色混凝土发展的关键.混凝土减水剂主要包括三聚氰胺系、萘系、氨基磺酸系、改性木质素磺酸系和聚羧酸系等.在众多高效减水剂中，具有梳形分子结构的聚羧酸系高效减水剂因其减水率高、坍落度保持性能良好、掺量低、不引起明显缓凝等优异性能，成为近年来国内外研究和开发的重点[2-4].在国外，聚羧酸系减水剂的研究已有相当长的历史，其研究和应用已经成熟.日本是研究和使用聚羧酸类减水剂最多也是最成功的国家.国内混凝土外加剂的研发仅相当于日本上世纪80年代中期水平.而聚羧酸系减水剂的研发还处于初期阶段.因此研究开发聚羧酸系高效减水剂的合成工艺具有重要的实际意义.本文以丙烯酸（AA ）、甲基丙烯酸（MAA ）、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇（MPEG ）、聚乙二醇（PEG ）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）、对甲苯磺酸、对苯二酚、过硫酸铵等为主要原料，以过硫酸铵为引发剂，采用溶液聚合的方法合成了聚羧酸系减水剂.在实验过程中采取不同原料进行了探索，采用简单的正交实验确定了产品的最佳配比，进一步优化了减水剂的性能，该工艺适合大规模化生产.1实验部分1．1主要仪器与试剂主要仪器为Bruucker VECTOR 22型红外光谱仪.试剂：丙烯酸（AA ）、甲基丙烯酸（MAA ）、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇（MPEG ）、聚乙二醇（PEG ）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）、对甲苯磺酸、对苯二酚、过硫酸铵等均为分析纯.1．2丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯（MPA ）的制备将一定量的甲氧基聚乙二醇、对甲苯磺酸、对苯二酚、苯一次加入到500m L 的四口烧瓶中，再将一定量的丙烯酸加入到60m L 的滴液漏斗中.开始搅拌、加热至温度达到80℃，并在此时开始滴加丙烯酸，1h 左右滴加完毕.然后升温至100℃恒温反应6h .反应结束后将溶液转移至250m L 的三口烧瓶中，水浴加热进行减压蒸馏，在真空度0．08～0．09M P a 收集38～40℃的馏分.剩余溶液为丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯.1．3聚羧酸系高效减水剂的合成先将丙烯酸（AA ）和酯化大单体MPA 配成质量分数60％的水溶液，一定量蒸馏水将甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）溶解，将3种溶液混合均匀后加入到滴液漏斗，再将引发剂配成质量分数10％的水溶液加入到滴液漏斗中，待升温到75℃时，加入少量的单体和引发剂溶液，在45min 左右滴加完剩余单体混合溶液和引发收稿日期:2009-02-13基金项目:河南省科技成果转化计划资助项目作者简介:鲁郑全（1963－），男，河南郑州人，副研究员，硕士，研究方向为高分子材料.第27卷第5期2009年5月河南科学HENAN SCIENCEVol.27No.5May 2009第27卷第5期河南科学剂溶液，然后升温至80℃，保温2h ，反应后自然冷却至室温，加入质量分数30％的NaOH 溶液，将减水剂pH 值调至6～7左右，得到聚羧酸高性能减水剂.1．4水泥静浆流动度测试1）将玻璃板放置在水平位置，用湿布将玻璃板、截锥圆模、搅拌器、搅拌锅均匀擦拭，使其表面湿而不带水渍.将截锥圆模放在玻璃板中央，使用时不覆盖待用.2）加300g 水泥倒入锅内，加入减水剂和105g 水，搅拌3min .将拌好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30s 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.2结果与讨论2．1反应原料选择聚羧酸高效减水剂的分子结构呈梳形，特点是主链上带多个活性基团，并且极性较强；侧链带有亲水的活性基团，并且链较长、数量多；疏水基团的分子链段较短，数量也少.一般来讲，具有长侧链、短主链、高密度磺酸基等结构的聚羧酸类减水剂分散性好.聚羧酸高效减水剂的产品繁多，但其结构都基本上遵循一定的规则：在梳型聚合物主链上引入一定比例的官能团，如羧基、磺酸基等来提供电荷斥力；在支链上引入长短不同的聚氧烷基醚类侧链，其醚键的氧与水分子形成强力的氢键，并形成溶剂化的立体保护膜，该保护膜既具有分散性，又具有分散保持性；通过调整聚合物主链上各官能团的相对比例、聚合物主链和接技侧链长度以及接技数量的多少，达到结构平衡的目的.本文选择丙烯酸（AA ）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）、丙烯酸甲氧基聚乙二醇大单体（MPA ）作为主要原料，以过硫酸铵（APS ）作为引发剂合成高效的聚羧酸减水剂.2．2正交试验设计采用正交试验方法，通过改变丙烯酸（AA ）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）、丙烯酸甲氧基聚乙二醇大单体（MPA ）和过硫酸铵（APS ）4个因素的用量，考察4个因素在3水平下合成的各种聚羧酸减水剂的工作性能.正交实验设计如表1和2所示.2．3减水剂性能测试鉴于减水率测定比较繁琐，现以水泥净浆初始流动度为标准确定聚羧酸减水剂的最佳合成配方.上述通过正交实验合成的一系列聚羧酸减水剂的固含量、掺加量、用水量和水泥净浆初始流动度的实验结果如表3所示.表4给出了丙烯酸（AA ）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）、丙烯酸甲氧基聚乙二醇单体（MPA ）和过硫酸铵（APS ）4个因素下的水泥净浆初始流动度的平均值.表4给出了丙烯酸（AA ）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）、丙烯酸甲氧基聚乙二醇单体（MPA ）和过硫酸铵（APS ）的用量对水泥净浆流动度的影响.从表4可以看出4个因素对水泥净浆初始流动度影响均较显著，影响程度从大到小依次为APS ，AA ，SMAS ，MPA .其中MPA 和AA 用量均出现极大值，若MPA ，AA 用量偏大会严重影响水泥净浆初始流动度.这可能是羧酸基团、酯化基团过多，相对降低了分子中磺酸基团的相对含量.而SMAS 用量出现了极小值，说明少量的SMAS 用量，共聚反应能够顺利进行，可以提高共聚物中的电荷密度，有助于其在水泥颗粒表面的吸附，静电排斥力和空间位阻作用得以增强，水泥分散性能明显改善，但是，超过一定量，由于聚合活性低，其在聚合物中残留量多，致使水泥浆中游离的磺酸盐多，共聚产物表1正交实验因素表Tab．1The factor of orthogonal test因素水平123MPA/g AA/g SMAS/g APS/g8.25.41.60.216.48.12.40.524.610.83.20.8因素第1组第2组第3组第4组第5组第6组第7组第8组第9组MPA AA SMAS APS111112221333212322312312313232133321表2正交实验设计Tab．2The design of orthogonal test540--2009年5月不能很好地吸附在水泥颗粒表面，造成流动度显著下降.APS 的用量表明引发剂用量对减水剂有显著影响.分析其原因是因为引发剂用量较少时，得到的共聚物分子量较大，而使其表面活性降低，同时分子量太大还会增加聚合物吸附至水泥颗粒表面的阻力，使DLVO 效应和空间位阻效应得不到充分的发挥，水泥净浆实验表现为流动度降低.但如果引发剂过量，反应过于剧烈，会发生暴聚.将上述数据换算为物质的量，则合成减水剂的最好配方为：n （MPA ）∶n （AA ）∶n （SMAS ）=1.0∶4.5∶0.4，引发剂的用量为酯化大单体的3%～5%左右.同时我们测试了在最佳水泥净浆初始流动度条件下的混凝土减水率达到27．3％，超过了上海某化学建材有限公司的此类产品的25．2％减水率.2．4减水剂的分子结构表征图1给出了所合成的高效减水剂的红外光谱，从图1可以看出1636cm －1处归属丙烯酸的双键的收缩振动峰，3448cm －1处归属羟基的伸缩振动峰，1108～1126cm －1归属羟基的弯曲振动吸收峰，2872cm －1归属聚氧烷基醇长链上的碳氢键伸缩振动峰，1724cm －1是酯键的特征吸收峰，1195，1248cm －1归属磺酸基团2个氧硫双键的不对称收缩振动峰，950，989cm －1是磺酸基团氧硫双键的对称收缩振动峰，620cm －1是氧硫键的振动吸收峰.红外光谱分析数据表明合成产品的分子结构与设计的分子结构相吻合.3结论本文在水溶液中，以过硫酸铵为引发剂，采用丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠等不饱和单体直接共聚，合成了一类具有梳型分子结构的聚羧酸高效减水剂.通过正交试验确定了合成减水剂的物质的量比：n （MPA ）∶n （AA ）∶n （SMAS ）＝1．0∶4．5∶0．4，引发剂的用量为酯化大单体的3％～5％左右.表明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样品1号2号3号4号5号6号7号8号9号固含量/%掺加量/g 用水量/g 30.59.898.232.39.398.735.68.499.627.111.196.934.88.699.426.011.596.537.58.0100.032.19.398.735.28.599.530s 流动度/mm180261258250235273246292135表3减水剂的性能Tab．3The performance of the superplasticizer表4丙烯酸（AA ）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）、丙烯酸甲氧基聚乙二醇单体（MPA ）和过硫酸铵（APS ）对水泥净浆流动度的影响Tab．4The effect of AA ，SMAS ，MPA and APS on the fluidity of static cement net MPA 用量/gAA 用量/gSMAS 用量/gAPS 用量/g8.216.424.6 5.48.110.8 1.6 2.4 3.20.20.50.8平均流动度/mm233252223225262222247215246157252253鲁郑全等：聚羧酸系高效减水剂的合成强度比/%波数/cm -1541--第27卷第5期河南科学及分散保持性能.水泥净浆流动度测定表明，制备的聚羧酸减水剂对水泥粒子具有较好的分散作用，当掺量为水泥质量的1．0％，水泥净浆流动度达到292mm ，混凝土减水率分别达到27．3％，超过了上海某化学建材有限公司的此类产品的25．2％减水率.参考文献:［1］汪海平，陈正国.聚羧酸类高效减水剂的研究现状与发展方向［J ］.胶体与聚合物，2004，23（4）：31-32．［2］Shunsuke H .Interaction between cement and chemical admixture from the point of cement hydration ，absorption behaviour ofadmixture and paste rheology ［J ］.Cement ＆Concrete Research ，1999，8：1159-1165．［3］Morin V ，Tenoudji C F ，Feylessoufi A.Super plasticizer effects on setting and structure mechanisms of ultrahigh performance ［J ］.C ement ＆C oncrete Research ，2001（31）：63-71．［4］Nawa T．Adsorption characteristics of super-plasticizers on cement component mineral ［J ］.Cement ＆Concrete Research ，2002，32（10）：1507-1513．The S ynthesis of P olycarboxylate-T ype H igh P erformance S uperplasticizerLu Zhengquan 1，Liu Yingfan 2，Guo Libing 1，Li Jiangtao 1（1．Henan Institute of Chemistry ，Henan Academy of Sciences ，Zhengzhou 450002，China ；2．Zhengzhou University of Light Industry ，Zhengzhou 450002，China ）Abstract:This paper presents a method of synthesis of polycarboxylate-type superplasticizer using acrylic acid ，methyl acrylate ，methoxy polyethylene glycol ，polyethylene glycol and propylene-sodium as the main raw materials and using the ammonium sulfate as the initiator．The optimum ratio of the product is determined by orthogonal test．The results show that when the amount of addition of superplasticizer prepared is 1％and the ratio of water /cement is 0．35，the fluidity of static cement net is more than 290mm and the rate of reducing water is more than similar products in the domestic level．The characterization of FTIR shows that the molecular structure of product is consistent with the molecular structure designed．Key words:polycarboxylate-type superplasticizer ；orthogonal test ；fluidity of static cement net542--。

聚羧酸减水剂生产工艺的制作方法

图片简介:本技术介绍了一种聚羧酸减水剂生产工艺，在常温状态下，往反应箱内加入占总溶液总比重20％50%的聚醚时，后加入占总溶液总比重30%71.7％的水进行溶解，自由基聚合：往进行溶解后的溶液内滴加占总溶液总比重3％7.5%的丙烯酸，滴加完毕后开始滴加占总溶液总比重0.3％的巯基乙酸，接枝反应：对经过自由基聚合的溶液进行加热直到8085摄氏度，开始滴加一个半小时的混合物，所述混合物由占总溶液总比重0.5％过硫酸铵和占总溶液总比重4.5％10.5%水混合而成，保温：将经过接枝反应中的溶液在80摄氏度下，保温一个半小时至两个小时。

技术要求1.一种聚羧酸减水剂生产工艺，其特征在于：在常温状态下，往反应箱（1）内加入占总溶液总比重20％-50%的聚醚时，后加入占总溶液总比重30%-71.7％的水进行溶解，自由基聚合：往进行溶解后的溶液内滴加占总溶液总比重3％-7.5%的丙烯酸，滴加完毕后开始滴加占总溶液总比重0.3％的巯基乙酸，接枝反应：对经过自由基聚合的溶液进行加热直到80-85摄氏度，开始滴加一个半小时的混合物，所述混合物由占总溶液总比重0.5％过硫酸铵和占总溶液总比重4.5％-10.5%水混合而成，保温：将经过接枝反应中的溶液在80摄氏度下，保温一个半小时至两个小时；其中，所述的反应箱（1）侧壁上设有出料管（11），所述反应箱（1）设有加热块（13），所述反应箱（1）内设有传动轴（14），所述传动轴（14）上设有搅拌杆（141），所述反应箱（1）侧壁上设有保温层（12），所述反应箱（1）顶部设有多个进料口（15），所述反应箱（1）顶部设有多个与所述进料口（15）相配合的连接管（3），所述连接管（3）顶部设有储料箱（2），所述连接管（3）侧壁上设有第一通槽，所述第一通槽内设有固定板（31），所述连接管（3）内设有支撑板（5），所述支撑板（5）上设有连接轴（4），所述连接轴（4）穿设于所述储料箱（2）内，所述支撑板（5）底部设有导块（55），所述支撑板（5）上设有下料口（54），所述下料口（54）设于所述导块（55）上方；在制备聚羧酸减水剂时，将聚醚和水加入到反应箱（1）内，传动轴（14）带动搅拌杆（141）转动，聚醚与水在反应箱（1）内混合；将丙烯酸放入到其中一个储料箱（2）内，再将巯基乙酸、硫酸铵和水的混合物放入另外的储料箱（2）内，推动连接轴（4）带动支撑板（5）移动，根据需要滴加的量确定支撑板（5）的位置；当支撑板（5）位置确定后，储料箱（2）内的液体进入到连接管（3）内，连接管（3）内的液体从下料口（54）处往下运动，液体粘沿导块（55）往下滑落，将液体滴入到反应箱（1）内，根据先后顺序依次将相应的液体加入到反应箱（1）内，当聚羧酸减水剂制备完成后，将聚羧酸减水剂出料管（11）内排出，获得初成品聚羧酸减水剂。

聚羧酸减水剂配方（精选多篇）

聚羧酸减水剂配方（精选多篇）第一篇：聚羧酸减水剂配方聚羧酸减水剂配方摘要：采用自由基水溶液共聚方法合成聚羧酸减水剂。

通过正交试验考察不同配方时所合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆流动度及经时损失的影响，确定不同侧链长度聚羧酸减水剂的最佳合成配方。

关键词：聚羧酸减水剂；水泥净浆；流动度；配方聚羧酸型减水剂分子链上具有较多的活性基团，主链上连接的侧链较多，分子结构自由度大，高性能化潜力大，因此聚羧酸型减水剂是近年来国内外研究较为活跃的高性能减水剂之一，同时也是未来减水剂发展的主导方向。

本文采用聚合度分别约为9、23、35的自制聚氧乙烯基烯丙酯大单体（PA）分别与丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠在引发剂过硫酸铵作用下进行自由基水溶液共聚反应，得到不同侧链长度的聚羧酸减水剂，分别记为JH9、JH23、JH35。

通过正交试验分析考察单体及引发剂用量不同时所合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆初始流动度及流动度经时损失的影响，确定不同侧链长度聚羧酸减水剂的最佳配方。

并分析在最佳合成配方下合成的不同侧链长度的聚羧酸减水剂对水泥净浆的初始流动度及经时损失的影响。

1 实验 1.1 原材料丙烯酸（AA）、甲基丙烯磺酸钠（MAS）、过硫酸铵（APS）均为市售化学试剂；聚氧乙烯基烯丙酯大单体，自制，其聚合度分别约为9、23、35；水泥，P.O42.5R，重庆腾辉江津水泥厂产。

1.2 聚羧酸减水剂的合成方法将丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵、聚氧乙烯基烯丙酯大单体分别用去离子水配成浓度为20%的水溶液。

在装有搅拌器、回流冷凝管及温度计的三颈烧瓶中分批滴加单体及引发剂，滴加完毕后在75℃下保温反应一定时间。

反应结束后，用浓度为20%的NaOH水溶液调节PH值至7～8，得到浓度约为20%的黄色或红棕色聚羧酸减水剂。

1.3 正交试验设计采用正交试验方法，通过改变丙烯酸（AA）、甲基丙烯磺酸钠（MAS）、聚氧乙烯基烯丙酯大单体（PA）、过硫酸铵（APS）4个因素的用量，考察四因素在三水平下合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆初始流动度及流动度经时损失的影响，从而确定聚羧酸减水剂的最佳合成配方。

聚羧酸减水剂复配计算方法

减水剂复配方法:
1、母液固含40%,则固含为6%的减水剂1吨里复配母液需=(1000/40)*6=150kg.
简单记忆25kg母液为1个固含.也就是配7个固含直接算25*7=175的母液即可.
至于其他小料，如夏天每吨减水剂复配葡钠20‰，即每吨加葡钠20kg 即可。

2、在搅拌站试配时复配少量的外加剂算法为：复配固含为6%的减水剂400g，母液需=（6%/40%）*400=60g。

简单记忆，每配400g多少固含的外加剂，即加母液固含*10即可。

例配400g固含为8的外加剂加母液80g。

如果配500g固含为8的外加剂加母液=（80/400）*500=100.
同理可复配其他重量外加剂
至于小料：如夏天每吨减水剂复配葡钠20‰，则复配400g减水剂时加葡钠=400*20‰=8g。

同理，复配800g减水剂，纤维素掺量为1.5‰，则加纤维素=800*1.5‰=1.2g。

聚羧酸类高性能减水剂的合成及复配--

HPEG和TPEG实例
• 氧化-还原共轭体系： • 预备：（1）AA36克+去离子水20克 • （2）L-抗坏血酸0.3克+巯基乙酸0.69+去离子水 110 • （3）NOH13克+水260 • 合成前1小时备好 • 流程： • 1.在在配有搅拌和加热装置的四口瓶（1000毫升）中加入去离子水200克。边搅拌边加入TPEG共365克；加热搅拌溶解到60度后直接加双氧水（30%浓度）3 克。
• 2.在搅拌保温状态下，开始滴加（1）[滴加控制时间3h左右]；稍后5分钟后开始滴加（2）[控制滴加时间3.5h左右]。全部滴加完毕后开启加热到60度。并在此温度范围继续搅拌1h. • 3.降温到50度以下。在10分钟左右缓慢加入（3）。调节PH值在6-7。 • 抽检。成品
聚羧酸类高性能减水剂复配
4.具体投料比例（以100公斤MPEG计）： MPEG1000-100公斤=100摩尔 MAA=100摩尔*4*86/1000=34.4公斤对甲苯磺酸=MPGG1000的100公斤*2%=2公斤 • 对苯二酚=MAA的34.4公斤*1%=0.344公斤
• 5.实验室操作参考： • 把计量好的MPEG1000共200克；对苯二酚 0.69克；对甲苯磺酸4克依次投入干净的有配套加热的四口烧瓶中，在80度熔化，滴加计量好的MAA68.8克，滴加时间在30-50 分钟，加完后升温到130度。分别在每一小时间歇抽真空。收集冷却下来的液体。在 130度反应6小时以上。
1.APEG参考合成工艺
• 国内目前APEG共聚工艺大体是俩种反应体系：一是采取75度以上温度纯氧化体系；二是45度左右的氧化-还原体系。 • 各供应商为推广产品也提供不少合成工艺。 • 就目前来看，人们习惯的把每个百分点价格来讨论减水剂成本。其实产品的成本我认为应该是同混凝土配合比，同掺量（比如都配成掺量 C*1%的）的成品成本对比。另外还要考虑广泛的适应性。APEG虽然价格较HPEG和TPEG低，但是综合成本还是不一定低。

聚羧酸减水剂

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应用范围
应用范围
适用于高速铁路、客运专线、工业与民用建筑、道路、桥梁、港口码头、机场等工程建设的预制和现浇混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土。
特别适用于配制混凝土施工时间长，对混凝土坍落度保持要求高的工程，如核电工程。
使用方法
使用方法
掺量范围：一般情况下，折算20%含固量时掺量为胶凝材料重量的0.5～1.5%，推荐掺量为1.0%。
合成方法
合成方法
对于聚羧酸减水剂的合成，分子结构的设计是至关重要的，其中包括分子中主链基团、侧链密度以及侧链长度等。合成方法主要包括原位聚合接枝法、先聚合后功能化法和单体直接共聚法。
1、原位聚合接枝法
以聚醚作为不饱和单体聚合反应的介质，使主链聚合以及侧链的引入同时进行，工艺简单，而且所合成的减水剂分子质量能得到一定的控制，但这种方法涉及的酯化反应为可逆反应，在水溶液中进行导致接枝率比较低，已经逐渐被淘汰E14]。
优劣特点
优劣特点
在很多混凝土工程中，萘系等传统高效混凝土由于技术性能的局限性，越来越不能满足工程需要。在国内外备受的新一代减水剂，聚羧酸系高性能减水剂，由于真正做到了依据分散水泥作用机理设计有效的分子结构，具有超分散型，能防止混凝土坍落度损失而不引起明显缓凝，低掺量下发挥较高的塑化效果，流动性保持性好、水泥适应广分子构造上自由度大、合成技术多、高性能化的余地很大，对混凝土增强效果显著，能降低混凝土收缩，有害物质含量极低等技术性能特点，赋予了混凝土出色的施工和易性、良好的强度发展、优良的耐久性、聚羧酸系高性能减水剂具有良好的综合技术性能优势及环保特点，符合现代化混凝土工程的需要。因此，聚羧酸系高性能减水剂正逐渐成为配制高性能混凝土的首选外加剂。据报道，日本聚羧酸外加剂使用量已占所有高性能外加剂产品总量的80%以上，北美和欧洲也占了50%以上。在我国，聚羧酸系减水剂已成功应用仅在三峡大坝、苏通大桥、田湾核电站、京沪高铁等国家大型水利、桥梁、核电、铁路工程，并取得了显著的成果。

聚羧酸高性能减水剂合成简介

三、具体操作：
1、将马来酸酐（或马来酸）按所需量配制成5-7%溶液记为头料；引发剂配成5-10%溶液待用。
2、加入所需量的APEG或TPEG，加热将其液化，然后加入头料；
氮气置换；温度升到75-85℃，开始滴加引发剂，在80℃1.5-2h滴加完毕；待引发剂滴加完毕，在80-90℃保温4-4.5小时，结束反应，降
2、针对具体的水泥及配合比还应进一步通过应用试验验证，才能最终确定减水剂的最佳掺量。建议：使用时预先混合到计量好的水中加入混凝土中，以保证混凝土在最短的时间里搅拌均匀。
3、使用中也可以根据实际需要同某些适用的缓凝剂、消泡剂、引气剂及木钠等减水剂复合使用一达到使用效果。
2、PH值：根据奈斯特（Nernst）方程，利用一对电极在不同PH值溶液中能产生不同电位差，这一对电极有测试电极和参比电极组成，在25℃时每相差一个单位PH值时产生59.15mV的电位差，PH值可在仪器的刻度表上直接读出。
建议使用方案
1、建议用户在使用之前，通过自己的试验和复配技术来确定该产品的使用方法和条件。减水剂的一般掺量为胶凝材料（一般指水泥）0.5 %—1.2 %。由于各地区水泥的差异性较大，特别是某些工地采用了一些特殊的水泥或骨料甚至掺用其它的材料，都需要使用者适当调整掺量已达到最佳的使用性能。
聚羧酸高性能减水剂工艺流程图示
溶液的配制
SG
SG
溶
软水
液
NaOH
碱
溶
液
软水
Ycat
顶
料
软水
工艺流程图
SG溶液烯丙醇聚醚
顶料
碱溶液
剩余软水
聚
羧
酸
混合成均一溶液 T=80~95℃ 滴加完毕 t=2~4小时

混凝土外加剂中聚羧酸盐减水剂的制备原理及作用机理

混凝土外加剂中聚羧酸盐减水剂的制备原理及作用机理聚羧酸盐高性能减水剂是由带有磺酸基、羧基、氨基以及含有聚氧乙烯侧链等的大分子化合物，在水溶液中，通过自由基共聚原理合成的具有梳型结构的高分子表面活性剂。

合成聚羧酸盐高性能减水剂所需的主要原料有：甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸、甲氧基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇丙烯酸酯、烯丙基醚等，在聚合过程中可采用的引发剂为：过硫酸盐水性引发剂、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁氰；链转移剂有：3-疏基丙酸、疏基乙酸、疏基乙醇以及异丙醇等。

虽然聚羧酸盐高性能减水剂是一种新型减水剂，具有许多突出的优点，但其作用机理目前仍尚未完全清楚，因此总结了以下一些常见观点，仅供参考：(1)聚羧酸类聚合物对水泥有较为显著的缓凝作用，主要由于羧基充当了缓凝成分，r-coo～与ca2+离子作用形成络合物，降低溶液中的ca2+离子浓度，延缓ca(oh)2形成结晶，减少c-h-s凝胶的形成，延缓了水泥水化。

(2)羧基(-cooh)，羟基(-oh)，胺基(-nh2)，聚氧烷基(-o-r)n等与水亲和力强的极性集团主要通过吸附、分散、湿润、润滑等表面活性作用，对水泥颗粒提供分散和流动性能，并通过减少水泥颗粒间摩擦阻力，降低水泥颗粒与水界面的自由能来增加新拌商品混凝土的和易性。

同时聚羧酸类物质吸附在水泥颗粒表面，羧酸根离子使水泥颗粒带上负电荷，从而使水泥颗粒之间产生静电排斥作用并使水泥颗粒分散，导致抑制水泥浆体的凝聚倾向(dlvo理论)，增大水泥颗粒与水的接触面积，使水泥充分水化。

在扩散水泥颗粒的过程中，放出凝聚体锁包围的游离水，改善了和易性，减少了拌水量。

(3)聚羧酸分子链的空间阻碍作用(即立体排斥)。

聚羧酸类物质份子吸附在水泥颗粒表面呈“梳型”，在凝胶材料的表面形成吸附层，聚合物分子吸附层相互接近交叉时，聚合物分子链之间产生物理的空间阻碍作用，防止水泥颗粒的凝聚，这是羧酸类减水剂具有比其他体系更强的分散能力的一个重要原因。

混凝土中聚羧酸系减水剂的使用

混凝土中聚羧酸系减水剂的使用引言：目前，在各类混凝土施工中，各类外加剂的使用是十分常见的，本文对聚羧酸系减水剂的主要成分、特性及优缺点、使用要求做了详细的分析，便于指导施工现场外加剂的使用。

一、主要成分聚羧酸系高性能减水剂的主要原材料包括烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丁基聚氧乙烯醚）。

二、特性及优缺点其特性主要有掺量低，减水率高，收缩小；大幅度提高混凝土的早期、后期强度；氯离子含量低、碱含量低，有利于混凝土的耐久性；生产过程无污染，不含甲醛，符合环境保护管理国际标准，无毒，无刺激性，是一种绿色环保产品。

其优点主要有：掺量低，减水率高，可达25%以上；保坍性能好，经时损失小；增强效果显著；由于大幅度减水，每方的拌和用水较低，一般在150kg左右，因此能用较少的胶材配出较高强度等级的混凝土；混凝土的和易性好，含气量适中；能降低混凝土的早期水化热；低收缩，每方混凝土的用水量及胶材用量的减少，因此能降低收缩；碱含量低。

其缺点主要有：产品质量波动较大，受水泥用量和砂石含泥量等材料指标影响相对较大；使用效果相对不稳定，混凝土拌合物的性能对用水量十分敏感，用水量大小变化对其性状影响十分显著，有时用水量只增加（1～3）kg/m3，混凝土拌合物便发生严重泌水；采用这种拌合物易导致结构物表面出现麻面、翻砂、孔洞等缺陷，无法保证浇注体的均匀性，并使结构体强度和耐久性严重下降；同理如果设备计量不准和操作有误使外加剂的掺量增大，也会出现上述情况；太粘、结板现象时有发生；高引气，目前采用的后加消泡剂方法，存在消泡剂分散不良的问题，会引起含气量的波动，最终会引起混凝土强度的波动；与水泥的相溶性差，当水泥颗粒粗细或本身的成分一旦发生变化，二者的相溶性就出现问题，形成混凝土缺陷（减水率降低、坍落度损失增加，混凝土开裂等）。

三、使用要求1、使用原则⑴建议掺量范围为0.5%～1.0%，根据材料试验确定；⑵具体的水泥和配合比，应通过试验确定，使用时可混合到计量的水中加入，或与水同时加入混凝土搅拌机中，每次开盘前应进行混凝土拌合试验（以一盘料为准），当拌合物性能达到要求后方可正式生产，以确保混凝土质量；⑶使用中可以同各种缓凝剂、消泡剂、引气剂和木钠等减水剂复合使用；建议在使用前，通过试验和复配技术来确定方法和条件；⑷新到聚羧酸必须先做净浆流动度试验（几分钟即可），流动值达到要求后方可卸车。

脂肪族免加热聚羧酸减水剂配方工艺流程及合成工艺

脂肪族免加热聚羧酸减水剂配方工艺流程及合成工艺一．配方设计
（4）滴加完毕，转入锥形瓶，水浴升温93℃。

溶液逐渐变为红棕色液体，保温1小时。

得成品减水剂。

2.注意：
（1）温度：在加入丙酮时如温度过高反应剧烈而无法控制，同时丙酮挥发浪费过多。

（2）滴加速度：甲醛滴加速度要严格控制，速度过快则整个缩合反应剧烈或无法反应。

免加热聚羧酸配方及工艺
配方1
30摄氏度
一、配方
原材料配比表
二、工艺流程
将60克异戊烯基聚氧乙烯醚溶解于90克水充分搅拌使之完全溶解；加入共聚单体1.5克丙烯酸、4克马来酸酐及0.8克分子量调节剂甲基丙烯磺酸钠和0.6克氧化剂过硫酸铵，搅拌令其均匀，在2---3小时内滴加共聚单体1克丙烯酸和0.8克还原剂硫代硫酸钠使其聚合，期间温度不要超过40摄氏度，滴定完毕继续搅拌20分钟；加入7克40%氢氧化钠溶液中和并使其熟化升温，当温度不再升高时继续搅拌30分钟既得成品。

配方2
25摄氏度
一、配方
原材料配比表。

聚羧酸减水剂合成简介

四、聚羧酸高性能减水剂
【产品分类】
1、使用APEG系列产品与适量不饱和单体直接聚合成聚羧酸盐高性能减水剂；
2、使用TPEG系类产品与适量不饱和单体直接聚合成聚羧酸盐高性能减水剂。
四、聚羧酸高性能减水剂
【原料选择】
1、聚合单体：甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯、2丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸、甲氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、烯丙基聚氧乙烯醚醚等；
四、聚羧酸高性能减水剂
【结构特征】
聚羧酸高性能减水剂是由带有磺酸基、羧基、氨基以及含有聚氧乙烯长链等功能基团的大分子化合物，在以水为溶剂的条件下，通过自由基共聚原理合成的具有梳型结构的高分子表面活性剂。
四、聚羧酸高性能减水剂
【技术原理】
聚羧酸高性能减水剂分子的主链牢牢的吸附在水泥颗粒表面，能够有效的阻碍水化反应提高其保塑性，枝链则包围在水泥颗粒四周，起到空间位阻与静电排斥的双重作用，这与传统减水剂通过静电排斥分散水泥颗粒的机理完全不同，因而具有更好的分散能力和减水效果，最终使混凝土产品的综合性能得到质的飞跃。
四、聚羧酸高性能减水剂工艺流程图示
溶液的配制
SG
SG溶软水液NaOH碱溶
液
软水
Ycat
顶
料
软水
工艺流程图
SG溶液烯丙醇聚醚
顶料
碱溶液
剩余软水
聚
羧
酸
混合成均一溶液 T=80~95℃ 滴加完毕 t=2~4小时
T=80~95℃ 溴值合格
T=4~4.5小时
T=40~50℃ 中和至PH=7~8
减水剂
四、聚羧酸高性能减水剂
四、聚羧酸高性能减水剂

马来酸酐型聚羧酸减水剂的制备及性能研究

马来酸酐型聚羧酸减水剂的制备及性能研究
马来酸酐型聚羧酸减水剂是指含有马来酸酐基团的聚羧酸减水剂，主要用于制备低渗透膜以及植入体内的药物控释系统。

马来酸酐型聚羧酸减水剂的制备主要包括三个步骤：聚羧酸的生产、马来酸酐基团的接枝和减水。

首先，聚羧酸是由甲基仲丙烷和丙烯酸均匀混合，经过聚合反应、终止反应和提取离子液体分离后制备而成的。

其次，将聚羧酸与减水剂混合，通过马来酸酐基接枝，以改变减水剂的水溶性、共价性和抗腐蚀性。

最后，促进离子对形成，用溶剂对PVA-KHA进行减水作用，使聚羧酸的凝胶化和聚合性改变，使其具有极好的减水作用。

马来酸酐型聚羧酸减水剂的性能表现出良好的低渗透、低抗紫外透射、高分子量和低降解率等优点。

此外，其他特性也优异，例如它的抗冲击和耐热性能都十分突出。

此外，它在植入体内的药物控释系统上也表现的良好，能够有效控制药物的释放速率，实现慢释技术。

综上所述，马来酸酐型聚羧酸减水剂具有良好的减水性能和多种优异的特性，在消费品包装，低渗透膜制备，以及植入体内的药物控释系统中都有广泛应用。

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。

聚羧酸减水剂酯类生产工艺

聚羧酸减水剂酯类生产工艺生产前将生产好的大单体放入60—70℃恒温水浴池里。

将大单体溶化开。

投料配比如下表：一、工艺：1、先投入釜底水，升温至92±3℃，然后同时滴加A料和C1料。

A 料滴加3.5H,C1料滴加3.5H.2、完毕后，再滴加C2料，30分钟滴加完后，保温在92—95℃间1小时。

然后下降温度50±℃，加入碱中合剂，调PH值后出料，浓度约23.5%左右。

二、注意事项：1、C料配制：计量好的去离子水加入滴加桶里，再加C1料的引发剂入桶中溶化、拌均。

C2料配制和C1料一样。

料配制好后在6小时以内用完，否则会影响质量。

2、A料配制：把单体从恒温水浴中调出，称出数量用真空泵把单体加入釜中，再把称量好的去离子水加入釜中搅拌0.5小时，加入滴加桶中等待滴加。

3、保持A料和C料的均匀滴加对产品质量控制很重要。

4、大单体存放在阴凉干燥避光处，同时A料滴加罐也要防止强光直射。

附注：大单体MPEG(甲氧基聚乙二醇，或称聚乙二醇单甲醚) 2000—8000S聚羧酸醚类生产工艺底料配制：先将去离子水1118KG投入反应附中，然后再将F108 (2163KG)86.5袋投入釜中。

缓慢升温60—62℃，待料全部融化后加入35%的双氧水7.5KG 和去离子水124KG，搅拌10分钟后保温60±2℃。

同时开始滴加A料和B1料，B1料滴加完后再滴加B2料。

A料配制： AC液体5.3KG ;VC固体3.5KG ;软化水697KG. B1料配制：丙烯酸68公斤，软化水17公斤。

B2料配制：丙烯酸143公斤，软化水36公斤。

A料3.5小时滴加完，B1料1.5小时滴加完后再滴加B2料，同样是1.5小时滴加完。

A料滴加完后，再在60℃下保温搅拌1小时后降温。

温度降至45℃左右，加入30%氢氧化钠溶液约270公斤，然后补加软化水1350公斤，搅拌30分钟。

成品含固约为40%的减水剂。

附注：1、生产用水要求：电导率不大于 30；PH值5.5—7.52、丙烯酸不能有杂质和沉淀混浊，否则不能使用。

聚羧酸减水剂化学方程式怎么写

聚羧酸减水剂化学方程式怎么写
聚羧酸减水剂是一种广泛应用于混凝土工程中的化学添加剂，可以显著降低混凝土的水泥用量，提高混凝土的流动性和加工性能，还可以提高混凝土的耐久性和力学性能。

其化学方程式如下：
CH2=CH-COOH + H2C=CH-COOH + NaOH →HOOC-CH2-CH(COOH)-(CH2-COO-Na)-CH2-COOH
其中，聚羧酸减水剂的主要成分是羧酸单体，如丙烯酸、丙烯酸羟乙酯等，经过缩聚反应形成高分子聚合物，然后通过加入交联剂、稳定剂等辅助剂，制得成聚羧酸减水剂。

在混凝土中，聚羧酸减水剂可以通过分散作用和保水作用，改善混凝土的流动性和加工性能，从而达到减少水泥用量和提高混凝土性能的目的。