聚羧酸减水剂复配工艺
复配工艺
一、早强：
母液：850kg 三乙醇胺：50kg 葡钠：10kg
0.3~0.5kg消泡剂水：200kg 搅拌20分钟即可
二、泵送剂：
复配原料：1吨（夏季用配方）
母液：20%含量890kg
引气剂：1.2kg 葡钠：1.5kg 消泡剂：0.3kg（含量10%的有机砼）糖：10kg 水：55kg
聚羧酸减水剂生产环保说明
聚羧酸外加剂生产说明 1、项目由来 随着我国城镇化进程进程和基础设施建设的步伐逐渐加快，混凝土的需求量不断增多，同时也大大推动混凝土外加剂的需求量。 从全国范围来看，掺有外加剂的混凝土约占混凝土总量的40%，与国外先进国家60%~80%的比例相比，我国在使用量上还存在较大差距，即外加剂的生产还有较大的发展空间。根据相关市场调查，我国每年对减水剂、助磨剂及多功能粉体材料的需求量高达几百万吨，由此可见，该类材料仍具有较大前景和市场需求。目前，聚羧酸减水剂在发达国家的使用率已占绝对优势，相比而言，我国的使用量并不客观，但该材料的使用在我国的高速铁路建设、公路桥梁建设、水利工程及高层建筑中已得到广泛的认可，其用量正以每年20%~30%的速度递增。 传统的萘系、三聚氰胺系以及木质素减水剂虽然能使新拌砂浆或混凝土具有较好的工作性，但塌落度经时变化大，运至施工现场时，必须重新加入减水剂来增加其流动性，这样会产生噪音并排放大量工业废气，而且这类减水剂大多采用有毒的甲醛，通过缩聚反应（有时还采用强腐蚀性的发烟硫酸或浓硫酸进行磺化反应）制备而成，这不可避免会对环境造成污染，不利于可持续发展。合成萘系磺酸盐减水剂的主要原料是精萘或工业萘，价格较贵，很难满足工程实际需要，萘被认为是致癌物质，限制了其发展。于是人们把目光转向了羧酸类聚合物——称之为第三代新型聚合物减水剂，聚羧酸减水剂不仅减水效果好，其成品本身也无毒性，生产加工过程中也无工艺性废水产生，无工艺性废气产生，属于绿色环保型材料。 聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，是水泥混凝土运用中的一种水泥分散剂，广泛应用于公路、桥梁、大坝、隧道、高层建筑等工程。该产品绿色环保，不易燃，不易爆，可安全使用火车和汽车运输。 2、工艺流程 从原料库房领取原材料，按照配方准确称量后加入去离子水、甲基烯丙基聚氧乙烯醚，配置成原材料溶液,；搅拌并升至18~24℃。按照配方把维生素C、巯基丙酸、去离子水投入预混罐中配制溶液成A，搅拌均匀后打入滴加罐A里；按
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。 2.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂生产工艺，其特征在于：将经过保温的水降温至50摄氏度后，打入复配池，加入添加剂，加水稀释后将复配好的溶液打入成品罐。 3.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂生产工艺，其特征在于：所述以上步骤均在密闭状态下进行。
聚羧酸减水剂实验室合成工艺
聚羧酸减水剂实验室合成工艺 聚羧酸类减水剂是继以木钙为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高 效减水剂之后发展起来的第三代高性能化学减水剂，其综合性能优异，不仅具有高减水率，而且还可以有效的抑制坍落度损失，目前有较好的应用前景。日本首先于80年代初开发出聚羧酸系高效减水剂，1985年开始逐渐应用于混凝土工程。1995年以后，聚羧酸盐系减水剂在日本的使用量超过了萘系减水剂。目前国内对萘系、三聚氰胺系等高效减水剂的研究和应用已日趋完善，不少科研机构已开始转向对聚羧酸系高性能减水剂的开发与研究。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。本文在合成聚醚甲基丙烯酸酯大单体的基础上,采用水溶液共聚的方法合成出了聚羧酸系高效减水剂,通过因素试验确定最佳的合成工艺,并研究了其应用性能。 2 实验 2.1 实验原料及试验设备 聚醚(分子量为1200,上海台界化工有限公司) ; 对甲苯磺酸(国药集团化学试剂厂) ; 对苯二酚(天津市大茂化学试剂厂) ; 甲基丙烯磺酸钠(余姚市东泰精细化工有限公司) ; 甲苯(天津市大茂化学试剂厂) ; 甲基丙烯酸(成都科龙化工试剂厂) ; 过硫酸铵(天津市大茂化学试剂厂)等。 聚羧酸系减水剂:进口聚羧酸(p s1, 60% ) ; 国内聚羧酸(p s2, 40% ) ; 自制聚羧酸(p s3, 20% ) 。 水泥:炼石P·O 42.5 级普通硅酸盐水泥;建福P ·O42.5级普通硅酸盐水泥。 500ml三颈烧瓶;集热式恒温磁力搅拌器;温度计; 250ml滴液漏斗;旋转蒸发器等。
基于HPEG大单体常温合成高保坍型聚羧酸减水剂的研究
中国科技核心期刊全国中文核心期刊 H9F HPEG穴甲血常温台朋高保I円嬰 聚竣酸原水剂的研奔 蔡正华，韩武军,刘勇彰，周辉，吕亚林 (中建商品混凝土有限公司，湖北武汉430205) 摘要：以异丁烯醇聚氧乙烯瞇(HPEG)、丙烯酸拓乙酯(HEA)、丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为单体，在引发剂甲醛合次硫酸氢钠(DBK)&双氧水(H?O?)和链转移剂毓基丙酸(MPA)作用下，常温合成一种具有较高保坍性和良好混凝土和易性的新型聚竣酸减水剂，并用凝胶渗透色谱(GPC)对产物的结构进行了表征。结果表明，合成的减水剂在折固掺量为0.16%,水灰比为0.29时,60-120 min其水泥净浆经时流动度仍能保持330mm稳定不变。 关键词：常温;聚竣酸减水剂;HPEG;坍落度 中图分类号:TU528.042+.2文献标识码:A文章编号:1001-702X(2019)03-0079-03 Study on the synthesis of high-protection polycarboxylate superplasticizer based on HPEG macromonomer at room temperature CAI Zhenghuay HA N Wujun,LIU Yorigzhang,ZHOU Hui,LV Yalin (China Construction Ready Mixed Concrete Co.Ltd..Wuhan430205,China) Abstract:A new type of polycarboxylate superplasticizer with excellent slump retaining ability and workbility was directly polymerized using HPEG?2-hydroxyethyl acrylate(HEA)?acrylamide(AM)and acrylic acid(AA)as monomers?Sodium formaldehyde sulfbxylate&hydrogen peroxide as initiator.and-mercaptopropionic acid(MPA)as chain transfer agent.and its structure was characterized by GPC.Results indicate that the fluidity of cement paste can attain as high as330mm and no slump loss occurs within60-120min at the dosage of0.16%and the water to cement ratio of0.29. Key words：room temperature,polycarboxylate superolasticizer.HPEG?slump loss 绿色混凝土是现代高性能混凝土研究与应用非常重要的一个发展趋势"，聚竣酸减水剂是高性能、绿色混凝土发展的关 键。传统聚竣酸减水剂生产工艺的合成温度为60合成时间为6h。传统工艺对设备要求较高，能耗大,人力成本高。 本项研究基于HPEG大单体，利用氧化还原引发体系常温合成一种具有较高保坍性能的聚竣酸减水剂。该工艺将合 成温度降低至室温，合成时间缩短为4h。改进后大幅度降低能源消耗,节约人工成本，并可降低对环境的污染。在不增加人工数量和设备的情况下，生产效率显著提高，同时电耗仅为原工艺的50%,煤耗基本消除。降低能源消耗效果极其显 收稿日期：2018-05-04；修订日期：2018-07-07 作者简介：蔡正华，男，1983年生，江苏盐城人，工程师,主要从事聚竣酸减水剂及混凝土研究。E-mail：ezh03@https://www.360docs.net/doc/aa121093.html,.通讯作者:韩武军，硕士，工程师，地址：武汉市青山区武钢七号门，E-mail:hanwjl01@ https://www.360docs.net/doc/aa121093.html, o 著,而产品的性能在原工艺基础上有所提高。投资少，与传统锅炉或电加热工艺装置相比总投资可减少30%。 1试验 1.1主要原材料 (1)合成原材料 异丁烯醇聚氧乙烯醞(HPEG)：工业级，上海台界化工有限公司(TJ-188C)；丙烯酸羟乙酯(HEA):工业级，江苏银燕化工股份有限公司；丙烯酸(AA):99.5%,工业级,上海华谊:甲醛合次硫酸氢钠(DBK)、双氧水(HA-30%)、籬基丙酸(MPA):AR,国药集团化学试剂有限公司。 (2)性能测试用材料 水泥:P-O42.5,华新水泥;粉煤灰:武钢II级灰;矿粉: S95,武新矿粉;石:武穴碎石,5-31.5mm连续级配;砂:岳阳河砂，细度模数2.8；聚竣酸减水剂:ZJSS-01、ZJSS-02、ZJSS-03、ZJSS-04,中建三局外加剂厂生产的第一代、第二代、第三 NEW BUILDING MATERIALS?79?
聚酸酸减水剂合成工艺
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。正交试验因素及水平见表1，表中引发剂APS用量为MAS、AA、PA等3种单体总质量的百分比。表2为不同实验组数对应的各因素水平。 1.4 掺减水剂水泥净浆流动度测试方法 水泥净浆初始流动度按GB8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》中测定水泥净浆初始流动度的方法进行测试，W/C为0.29。 水泥净浆流动度经时损失的测试方法为：保持一定水灰比，加入一定量的聚羧酸减水剂，按GB8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》每隔一定时间测试水泥净浆的流动度。 2 结果与分析 2.1 减水剂掺量对水泥净浆初始流动度的影响 表3为对在表2中1～9组的3种聚羧酸减水剂（JH9、JH23、JH35）在不同掺量时对水泥净浆初始流动度的影响。 由表3可知，当减水剂掺量大于0.5%以后，增加减水剂掺量，水泥净浆初始流动度增大变缓。表明该聚羧酸减水剂的饱和掺量为水泥质量的0.5～0.8%。 2.2 聚羧酸减水剂合成配方的确定 通过对表3的实验结果计算分析，可看出减水剂掺量为0.5%时四因素对水泥净浆初始流动度影响的显著程度。聚羧酸减水剂合成时各因素对水泥净浆初始流动度影响的极差分析见表)（减水剂掺量为0.5%）。 2.2.1 聚羧酸减水剂JH9合成配方的确定 由表4可知：（1）在设计的原料用量范围内，掺JH9的水泥净浆初始流动度随MAS、AA用量的增加而增加，随PA和APS用量的增加而下降；（2）由极差R可知，四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：PA、APS、AA、MAS；（3）JH9的较佳合成配方为：MAS：AA：PA（摩尔）=1.5：（5.0～7.0）：（1.0～1.25）,APS的用量为15%。 图1为四因素在三水平下所合成的JH9聚羧酸减水剂对水泥净浆流动度经时损失的影响。图1中的水泥净浆流动度为各因素分别在三水平下的算术平均值，减水剂掺量为水泥质量的0.8%（图2和图3与此相同）。 由图1可知，MAS用量对水泥净浆的初始流动度影响不大，但增大MAS用量有利于水泥净浆流动度的保持，MAS用量为1.0～1.5mol时，水泥净浆流动度经时损失曲线基本接近，因此，MAS用量取1.0～1.5mol为宜；增大AA用量对水泥净浆初始流动度有利，但PA用量过大对水泥净浆的流动度保持不利，AA用量取5.0mol为宜；PA用量对水泥净浆流动度的保
【CN109970924A】一种常温合成复合功能性聚羧酸减水剂母液及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910277689.5 (22)申请日 2019.04.08 (71)申请人 四川铁科新型建材有限公司 地址 610400 四川省成都市金堂县淮口镇 四川金堂工业园区现代大道 (72)发明人 苏琳 邓斌 李胜龙 仲一夫 兰海堂 (74)专利代理机构 四川省成都市天策商标专利 事务所 51213 代理人 刘兴亮 (51)Int.Cl. C08F 283/06(2006.01) C08F 220/06(2006.01) C08F 220/14(2006.01) C08F 222/06(2006.01) C08F 2/38(2006.01)C04B 24/26(2006.01)C04B 103/30(2006.01) (54)发明名称一种常温合成复合功能性聚羧酸减水剂母液及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种常温合成复合功能性聚羧酸减水剂母液及其制备方法，属于化工技术领域。由如下重量份的各组分构成：去离子净化水：30—36份；聚醚类单体：38—48份；A溶液：9—10份；B溶液：6—7份；C溶液：6—8份；次亚磷酸钠：0.8-1份。整个聚羧酸减水剂的生产过程中，包括原料的分别制备过程，对环境及生产原料的的温度控制要求小，生产周期短。本发明的聚羧酸减水剂各项性能优良，适应各种砂石水泥。应用范围广。用本发明的聚羧酸减水剂配制的混凝土工作性好，强度高。本发明与现有聚羧酸减水剂及萘系等其他减水剂相比， 具有明显的经济优势。权利要求书1页 说明书5页CN 109970924 A 2019.07.05 C N 109970924 A
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：5.28kg、吩噻嗪：1.06kg），升温至90℃，加入浓硫酸69.3kg，继续升温至120℃，保持4.5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77.3kg，分子量调节剂十二烷基硫醇21.3kg，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34.5kg，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3.5小时滴定完，保温1.5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
聚羧酸减水剂与木钠复配性能研究
聚羧酸减水剂与木钠复配性能研究 钱 静 (深圳市天地(集团)股份有限公司东建混凝土分公司,深圳518117) 摘 要: 在聚羧酸减水剂与木钠复合二元体系中,研究了木钠掺量对体系分散性及凝结时间的影响,结合XRD分析了木钠对水泥水化机理的影响。实验结果表明:在木钠与聚羧酸减水剂复配体系中,木钠对初始分散性的影响不大,但可以增加流动保持性;木钠具有较强的缓凝作用,随掺量的增加,凝结时间增加;木钠减水剂能有效抑制C3S、C3A的早期水化;当掺量为0.4%以下,对后期水化影响较小,而掺量达到0.6%时,抑制中后期C3S的水化。 关键词: 木钠; 水化; 缓凝; 抑制 R esearch on Polycarboxylic Type W ater2reducer and Sodium Lignosulfonate Q IA N Ji ng (Shenzhen Branch Dongjian of Concrete,Tiandi Group Co,Ltd,Shenzhen518117,China) Abstract: In system of polycarboxylic type water2reducer and sodium lignosulfonate,effect of dosage of sodium lignosul2 fonate on dispersibility and the setting time were researched.With the XRD,hydration mechanism was analysed.The re2 sults show that sodium lignosulfonate enhances dis persibility little,but it increases holding dispersibility heavily.And also it has a retarding ability which enhances with dosage.It retards the hydrating of C3S,C3A in early.When the dosage is less than0.4%,there has little effect on latter hydration.But when the dosage is more than0.6%,it will restrain the latter hydration of C3S. K ey w ords: sodium lignosulfonate; hydration; retarding ability; control 减水剂可改善混凝土和易性,提高工程耐久性,一直是混凝土外加剂中最活跃的产品,尽管新品种新产品层出不穷,减水剂已经由第1代木质素发展到第3代聚羧酸减水剂,但木钠和木钙仍然广泛应用于工程。第3代产品聚羧酸减水剂采用水溶液聚合,依靠长侧链的空间位阻作用和短侧链的静电斥力提供分散性和分散保持性,有效分散水泥颗粒,已经成为未来减水剂发展的主要方向。目前,聚羧酸减水剂受到各种因素的影响,市场占有量还较小。有研究表明:聚羧酸减水剂与木钠复合使用,可提高减水率,改善和易性和适应性。但如果使用不当,可能导致凝结时间过长、强度过低、含气量过大等问题。国内很多学者研究也表明:木质素减水剂掺量为水泥用量的0.2%～0.3%,具有分散作用、引气作用和初期的水化抑制作用;它在合适掺量时具有较好的减水作用,但当掺量较大时,引气过多和过于缓凝,造成工程事故[325]。通过对聚羧酸减水剂与木钠二元体系的净浆流动性、凝结时间、强度的分析,为聚羧酸减水剂与木钠复配提供技术支持。 1 实 验 1.1 原料 减水剂:木质素磺酸钙减水剂,聚羧酸减水剂; 水泥:华新42.5普通硅酸盐水泥。 1.2 水泥试验 按照G B/T8077—2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》测定水泥净浆流动度。 34
聚羧酸减水剂合成工艺配方方案
聚羧酸减水剂合成工艺配方的确定 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；工艺；合成 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。正交试验因素及水平见表1，表中引发剂APS用量为MAS、AA、PA等3种单体总质量的百分比。表2为不同实验组数对应的各因素水平。
聚羧酸减水剂常温制备工艺及性能研究
2018年05 月 聚羧酸减水剂常温制备工艺及性能研究 张小虎王剑锋（中交二公局东萌工程有限公司，陕西西安710065） 摘要：随着社会经济的发展，建筑行业的发展较快，建筑 工程项目在施工建设中，应用绿色环保技术，对于提升项目建设效益，促进经济可持续发展具有重要作用。隧道工程、桥梁工程、大坝工程、公路工程以及高层建筑在施工中，需要适用大量的建筑材料，其中混凝土材料的使用量大，水泥配置比影响其性能，在水泥混凝土中使用水泥分散剂，即聚羧酸减水剂，对于混凝土的搅拌和性能优化作用明显。聚羧酸减水剂性能高，在建筑工程领域应用广泛，适用于水泥混凝土的搅拌，并且具有不易燃易爆和绿色环保的特征，工程实用性强。聚羧酸减水剂常温制备工艺简单、操作方便，生产成本和能耗也低，本篇文章在此基础上，主要对聚羧酸减水剂常温制备工艺及性能方面进行研究和分析。 关键词：聚羧酸减水剂；常温制备；合成工艺；材料性能建筑工程项目在施工建设中，对于工程材料方面要严格把好关，不同类型的建筑项目施工需要使用大量的水泥混凝土，在混凝土材料中适当添加减水剂，对于混凝土材料性能优化和 施工质量控制等具有良好效果[1] 。聚羧酸减水剂的分子结构中含有羧酸，是一种接枝共聚物，聚羧酸减水剂的支链结构特征较为明显，一般是聚氧乙烯形成的“接枝状”支链或者是“梳状”支链，这种组成形式比较有利于提高分子功能基团的表面活性。现代建筑业发展中，无论是高速公路、机场还是桥梁、房屋等的建设，水泥混凝土材料的拌制对于聚羧酸减水剂需求量较大，市场上的聚羧酸减水剂通常有两种类型，一种是酯类聚羧酸减水剂，是先酯化后共聚合成的减水剂材料，制备工艺较为复杂，操作难度也大，而另一种则是醚类聚羧酸减水剂，一步合成、工艺简单，因而市场份额较大。关于聚羧酸减水剂常温制备工艺及性能方面的内容，均需要结合实践情况，展开研究与探讨。 1聚羧酸减水剂常温制备工艺的实验研究 （1）工艺分析 聚羧酸减水剂是一种新型的混凝土外加剂，在水泥混凝土材料中的掺量低，但是减水率高，使用环保，因而工程效益显著，聚羧酸减水剂在自由度设计方面，能够对其进行改性，具有多种功能，改性产品包括保坍剂和早强减水剂等[2]。对聚羧酸减水剂的常温制备工艺进行分析，能够对其技术环节进行适当的改进，一般聚羧酸减水剂合成温度在60℃~80℃之间，聚羧酸减水剂常温制备过程中的升温和调温会对生产周期造成影响，能耗和成本均会增加，在这种情况下，将聚羧酸减水剂合成用原材料和反应单体等，放置在常温的储罐中通过滴加搅拌使其充分反应，不需要再对其进行加温，直接保温6小时，然后得到成品，其分散性能高。（2）合成材料 聚羧酸减水剂在常温制备的过程中，由于聚合反应的温度明显降低，反应速率也会同步降低，同一反应时间内，聚羧酸减水剂产物聚合度低，产品性能受影响，对此，要对聚羧酸减水剂制备材料进行分析。聚羧酸减水剂合成的实验材料包括甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、抗坏血酸、氢氧化钠和过硫酸铵等。其中 工业级的甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为2400，合成聚羧酸减水剂，是将一定量的去离子水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚加入到容量为500ml 的烧瓶中，调制氢氧化钠的ph 值在7.0左右，氢氧化钠质量分数为40%。获得试样后，调制去离子水固含量40%，整个工艺流程不需要进行加热处理，控制聚合体系的温度在25℃[3]。（3）性能测试 对聚羧酸减水剂的常温制备工艺进行研究，能够及时发现减水剂合成中的技术问题，改进合成方案，控制产品的生产能耗以及制备成本等[4]。在实验分析中，对聚羧酸减水剂常温制备的性能进行测试，水泥净浆流动度要根据《混凝土外加剂匀质性实验方法》标准，测定聚羧酸减水剂合成样品初始的净浆流动度是否固掺量0.13%、水灰比0.29。对于聚羧酸减水剂水泥净浆流动度较大的，还要对其1h 保坍效果、扩展度和初始坍落度进行测定，其中细骨料为河沙，细度模数1.1，粗骨料为碎石，连续级配为5~10mm 和10~20mm ，粉煤灰样品固含量配成8%，应用红外光谱测定聚羧酸减水剂中含有的官能团。 2聚羧酸减水剂性能分析 （1）合成温度对聚羧酸减水剂性能的影响 在对聚羧酸减水剂合成工艺进行研究分析中发现，聚羧酸减水剂常温制备的水泥净浆流动度受聚羧酸减水剂合成温度的影响[5]。根据合成实验，在其他因素不变的情况下，聚羧酸减水剂合成温度升高，水泥净浆流动度也在明显的增加，聚羧酸减水剂对于水泥混凝土的颗粒分散能力增强。但是在聚羧酸减水剂合成温度较低的情况下，引发剂引发率显著降低，总反应速率也受到影响明显降低，同时降低了聚羧酸减水剂聚合物聚合度，聚羧酸减水剂分散性降低。根据实验分析发现，聚羧酸减水剂的合成温度在20~40℃时聚合物分散能力无明显变化，温度在40~60℃时水泥净浆流动度增加，且引发剂引发效果最佳是在60℃，其引发作用受温度降低影响，水泥净浆流动度减弱。（2）引发剂用量对聚羧酸减水剂性能的影响聚羧酸减水剂常温制备的实验分析中发现，引发剂用量不同，水泥净浆流动度受到的影响也不同。在20℃对聚羧酸减水剂制备氧化剂的用量进行调整，在40℃对聚羧酸减水剂制备还原剂的用量进行调整，但是氧化剂和还原剂的摩尔比一致，不改变其他的合成条件，对制备的聚羧酸减水剂试样进行水泥净浆流动度测试。增加引发剂用量，水泥净浆流动度也随之增加，20℃以下的聚羧酸减水剂，PC5初始水泥净浆流动度值达到最大，其中PC1、PC2的水泥净浆流动度增长速度快，一小时内损失小，PC4、PC5水泥净浆流动度在经过一小时后出现流化现象。聚羧酸减水剂在40℃以下条件下的合成，PC5水泥净浆流 动度初始值达到最大[6] 。（3）合成比对聚羧酸减水剂性能的影响聚羧酸减水剂常温制备中，合成配比条件不变，合成温度升高，水泥净浆流动度加快，且聚羧酸减水剂的水泥颗粒分散性增强，温度降低后，引发剂速率降低，聚羧酸减水剂聚合物聚 198
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。正交试验因素及水平见表1，表中引发剂APS用量为MAS、AA、PA等3种单体
聚羧酸减水剂合成工艺
1 前言混凝土减水剂可以较好地分散水泥颗粒,减少达到规定工作度的用水量,它既可以用来提高混凝土强度,也可以用来提高混凝土的工作性能,是混凝土材料中的关键组分之一。目前广泛使用的混凝土减水剂主要有 4 大类,即萘系、密胺系、聚羧酸系和氨基磺酸盐系。其中聚梭酸系高性能混凝土减水剂在1985 年由日本研发成功后, 20 世纪90 年代中期己正式工业化生产,是继木钙和萘系减水剂后发展起来的第三代高性能混凝土减水剂,以高减水率、高保坍、高增强、与水泥适应性强等特点,以及超分散性和超稳定性引起了人们的密切关注,目前在欧美一些发达国家得到了广泛应用[ 1 ]。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。本文在合成聚醚甲基丙烯酸酯大单体的基础上, 采用水溶液共聚的方法合成出了聚羧酸系高效减水剂,通过因素试验确定最佳的合成工艺, 并研究了其应用性能。 2 实验2.1 实验原料及试验设备聚醚(分子量为1200,上海台界化工有限公司) ;对甲苯磺酸(国药集团化学试剂厂) ;对苯二酚(天津市大茂化学试剂厂) ;甲基丙烯磺酸钠(余姚市东泰精细化工有限公司) ;甲苯(天津市大茂化学试剂厂) ;甲基丙烯酸(成都科龙化工试剂厂) ;过硫酸铵(天津市大茂化学试剂厂) 等。聚羧酸系减水剂:进口聚羧酸(p s1, 60% ) ;国内聚羧酸(p s2, 40% ) ;自制聚羧酸(p s3, 20% ) 。水泥:炼石P·O 42.5 级普通硅酸盐水泥;建福P ·O42.5 级普通硅酸盐水泥。500ml 三颈烧瓶;集热式恒温磁力搅拌器;温度计; 250ml 滴液漏斗;旋转蒸发器等。2.2 合成方法2.2.1 大单体的合成将一定量的聚醚、甲基丙烯酸、阻聚剂对苯二酚和催化剂对甲苯磺酸加到装有温度计的三颈瓶中,以甲苯为带水剂,在130℃下酯化8h。反应结束后,真空除去其中的带水剂和少量杂质,得到所需的大单体。在130℃下反应即是为减少甲基丙烯酸的挥发,又能提高了酯交换反应的安全度。2.2.2 聚羧酸盐减水剂的合成将预定的水和甲基丙烯磺酸钠加入到三颈瓶中, 90℃下分别滴加制备的大单体、甲基丙烯酸混合液和引发剂水溶液,约 1.5h 滴完并保温搅拌 2.5h。反应结束后冷却至70℃用NaOH 水溶液(30% )中和pH 值为6～7,得到黄色或棕红色的水溶液(浓度为20% ) 。2.2. 3 水泥净浆及混凝土性能试验按照GB8077 - 2000 和GB8076 - 1997 对聚羧酸型减水剂进行净浆和混凝土性能测试。3 结果与讨论3.1 反应温度对聚羧酸性能的影响本聚合反应是吸热反应,聚合温度影响了反应的进程及产物的性能。如果温度选择过低, 则引发剂的半衰期过长,在一般的聚合时间内,引发剂残留分率大,单体的转化率就底;而温度过高,则半衰期过短,早期即有大量分解,聚合后期将无足够的引发剂来保持适当的聚合速率, 造成聚合产物的分子结构不均匀。同时温度愈高,聚合速率愈大,同时聚合物分子量愈低[ 2 ]。聚合温度对反应的影响如表1 所示。 随着温度的升高,水泥净浆分散性先增大,后随之降低,100℃时所合成的减水剂对水泥净浆分散性最差。这可能是因为一方面温度升高,分子量减小,从而影响它对水泥净浆流动度的保持,另一方面,主链上的侧链因为是酯类化合物,在高温下发生可逆反应,部分侧链发生脱落从而造成分散性保持的降低。3.2 反应时间对减水剂性能的影响随着反应的进行,单体浓度逐步降低,聚合物浓度则相应提高,延长反应时间主要是为了提高转化率,对产物性能的影响较小。反应时间对聚羧酸系减水剂的分散性能的影响如表2。 如果聚合时反应时间较短,则共聚体系中单体的转化率较低,溶液中还存在着一定的单体,这对于水泥净浆流动度的保持不利。反应的时间越长,侧链脱落的数目就越多,以致于难以“屏蔽”主链上的发挥减水作用的功能基团如羧基、磺酸基,从而引起水泥净浆流动度保持能力的下降。3.3 引发剂用量的影响在聚合反应过程中,引发剂用量对产物的分子量大小、分子量分布和单体的转化率有十分重要的影响。其中分子量的大小和分子量分布影响着减水率和混凝土的保坍性能单体;而单体转化率关系到聚羧酸聚合物的产率和有效含量。具体数据如表3 所示。
保坍型醚类聚羧酸减水剂的合成及应用性能研究_逄建军[1]
Beton Chinese Edition —— Ready-mixed Concrete2014年第2期研究探索 保坍型醚类聚羧酸减水剂的合成及应用性能研究 逄建军1，魏中原1,2，王栋民1，张力冉1 （1.中国矿业大学化学与环境工程学院北京 100083； 2.唐山龙亿科技开发有限公司唐山 063000） ［摘 要］本文将丙烯酸羟乙酯（HEA）取代部分丙烯酸与异戊烯基聚氧乙烯醚（IPEG）通过自由基共聚，合成出具有高保坍性能醚类聚羧酸减水剂。实验发现，丙烯酸羟乙酯替代 36% 的丙烯酸时合成的聚羧酸减水剂的保坍性能最好，释放时间适中，混凝土的坍落度保持性能优异。 ［关键词］保坍；聚羧酸减水剂；丙烯酸羟乙酯 Research on synthesis and performance of ethers polycarboxylate superplasticizer with slump loss resistance Pang Jianjun1, Wei zhongyuan1,2, Wang Dongmin1, Zhang Liran1 ( 1.School of Chemical & Environmental Engineering China University of Mining and Technology(Beijing),Beijing 100083;2.Tangshan Longyi Technology Development limited company,Hebei Tangshan 063000) Abstract: Replacing parts of acrylic acid by hydroxyethyl acrylate(HEA), reacting with isopentenyl polyoxyethylene ether(IPEG) by free radical copolymerization, the product is polycarboxylate superplasticizer with slump loss resistance. The results indicated that the polycarboxylate superplasticizer with excellent slump loss resistance when hydroxyethyl acrylate to replace 36% of acrylic acid, the release time is moderate, the concrete has excellent slump loss resistance by using the polycarboxylate superplasticizer with slump loss resistance. Keywords: slump loss resistance; polycarboxylate superplasticizer; hydroxyethyl acrylate 0 引言 聚羧酸减水剂具有减水率高、坍落度损失小、引气量小等优点，非常适用于配制高强、高性能混凝土[1]。但随着温度的升高，聚羧酸减水剂在应用过程中，混凝土坍落度损失较大的问题比较明显，高强混凝土高温条件下损失更加明显。保坍性良好的聚羧酸减水剂的研发一直是重要话题。 Yoshioka[2] 认为减水剂加入到混凝土中后，在水泥水化初始期，超塑化剂分子将以：（1）吸附于未水化的水泥颗粒表面；（2）吸附在水泥水化产物表面；（3）被包裹在水泥水化产物中；（4）残留在浆体中，维持吸附平衡，这四种形式存在。Tanaka[3] 认为新拌混凝土坍落度损失是由于水泥的水化和液相中减水剂浓度降低引起的，随着水泥水化的进行，提供分散作用的减水剂分子不断减少，使液相中减水剂的有效浓度降低，液相中减水剂量降低的越快水泥浆体流动度的经时损失越大。傅成飞[1] 采用丙烯酸羟丙酯取代摩尔质量 35% 丙烯酸与甲基烯丙基聚氧乙烯醚聚合成新型聚羧酸减水剂，其分散保持性能非常优越。张月星等[4]、Hamada 等[5] 和 Li 等[6] 采用交联的形式合成了聚羧酸减水剂，其坍落度保持性能较好。 聚羧酸减水剂的分子结构可设计性为解决该问题提供了可能。本文以聚羧酸减水剂的保坍理论为基础，以异戊烯基聚氧乙烯醚（IPEG）、丙烯酸和丙烯酸羟乙酯为原料，设计合成了一种高保坍型醚类聚羧酸减水剂。 1 试验 1.1 实验原料 异戊烯基聚氧乙烯醚（IPEG），工业级，奥克化学（滕州）；丙烯酸羟乙酯，工业级，上海华谊；氢氧化钠，分析纯，东昇精化；丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠（SMAS）、双氧水、巯基乙酸、高减水聚羧酸减水剂（PC）、奥克保坍剂（OXBT）和上海台界保坍剂（TJBT），均为工业级。 1.2 合成方法 向装有温度计、搅拌器和球型冷凝管的 500mL 的四口圆底烧瓶中加入 IPEG、SMAS 和部分去离子水。搅拌升温至 60℃，待单体溶解后将稀释过的引发剂双氧水倒入四口烧瓶中，用蠕动泵分别滴入丙烯酸和丙烯酸羟乙酯混合水溶液、巯基乙酸水溶液。滴加结束后，保温一定时间。反应结束后降温至 40℃以下，加入 30% 的氢氧化钠中和至 pH 值为 5～7，补水至固含量为 40%，得到无色透明粘稠状液体，即为目的产物保坍型聚羧酸系减水剂。其反应过程如图 1 所示。