聚羧酸减水剂复配工艺
聚羧酸减水剂的复配技术与应用分析
聚羧酸减水剂的复配技术与应用分析摘要：随着混凝土化学外加剂的飞速发展，聚羧酸系减水剂的性能也越来越趋于成熟，因其自身具有的良好的减水和保坍作用，其在工程实际中的应用愈加广泛，本文就聚羧酸减水剂在生产应用中的复配与应用问题进行分析，为保证混凝土工程质量具有现实意义。
关键词：混凝土；聚羧酸减水剂；复配；应用1聚羧酸系减水剂聚羧酸系减水剂属于高性能减水剂，其主要构成物质是接枝聚合物，试剂呈浅褐色，具流动性，梳形分子结构，分散性能好。
聚羧酸系减水剂掺加到混凝土中，本身不跟水泥发生化学反应，也不会产生新的水化产物。
其作用机理是减水剂分子在水泥颗粒上的吸附作用，极性较弱的长链吸附在水泥颗粒的表面上，而使水泥颗粒带负电荷的是极性部分。
聚羧酸减水剂作为新型高性能减水剂，具有掺量低、减水率高、分散性好、生产过程无污染、碱含量和氯离子含量低，混凝土收缩小等优点，克服了其他减水剂的一些弊端。
由于聚羧酸系减水剂在高性能混凝土中发挥了不可替代的优势，在工程上应用范围越来越广。
2聚羧酸减水剂的复配技术聚羧酸减水剂的复配方案包括聚羧酸减水剂的不同母液之间的组合使用，以及聚羧酸减水剂母液与缓凝、引气、状态调节剂等功能组分（常指小料）的物理性复配。
2.1聚羧酸减水剂母液的复配聚羧酸减水剂属于高性能减水剂，通过根据混凝土的实际拌合状态决定附加某些小料的方法来改善性能，笔者认为前提是通过母液的复配来达到基本的要求，然后通过小料进行微调。
母液的复配，可以使产品的分子侧链密度得到调节，取长补短，产品设计的多元化是良好复配的基础，也可以引入具有特殊性能的母液以改善质量。
如引入保坍性良好的母液，或者引入缓释型的保坍剂。
当需要降低成本时，可采用引入经济型的聚羧酸减水剂。
母液的复配有些是性能的加权平均，有些可获得1+1>2的叠加效应。
单个母液所不能达到的效果，或许多种母液组合能发挥所需要的作用。
混凝土的坍落度损失是聚羧酸减水剂面临的最重要的问题，母液（含保坍剂）的复配是满足保坍性的最好手段，并能较好适应混凝土原材料（特别是砂）的质量优劣或者波动等。
浅谈聚羧酸高性能减水剂的合成及复配技术综述
浅谈聚羧酸高性能减水剂的合成及复配技术综述本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！0 前言聚羧酸高性能减水剂是应用于水泥混凝土中的一种水泥分散剂，早期开发的产品是以主链为甲基丙烯酸，侧链为羧酸基团和MPEG(Methoxy polyethylene glycol)的聚酯型结构，目前多为主链为聚合丙烯酸和侧链为聚醚Allyl alcoholpolyethylene glycol 的聚醚型结构，聚羧酸减水剂是具有一定长度和数量的亲水性长侧链及带有多样性强极性活性基团主链组成的特殊分子结构表面活性剂。
聚羧酸减水剂产品在润湿环境下，其多个侧链支撑的向外伸展的梳齿结构为水泥粒子的进一步分散提供了充分的空间排列效应，能使水泥分散能力和保持的时间区别于其他类型的减水剂，从而满足混凝土施工流动性及其保持时间。
聚羧酸减水剂的结构多样化使得此类产品的开发和发展更具有意义，工程师可以通过合成技术的“分子设计”方法，改变聚羧酸高效减水剂的梳形结构、主链组成，适当变化侧链的密度与长度，在主链上引入改性基团调整或改变分子结构，而获得适用于不同需求的聚羧酸产品，实现产品的功能化和更佳的适应性。
聚羧酸减水剂产品除了母液合成技术中“分子设计”方法外，也通过添加缓凝剂、引气剂、消泡剂、增稠剂、抗泥剂等小料的方法，使其适应不同季节、不同材料和配合比的混凝土施工需要，最终获得性能优异的复合型高效减水剂。
对于大中型的聚羧酸厂家，从聚羧酸合成技术入手研制混凝土所需要的优质聚羧酸减水剂、获得不同类型的功能型母液是必须的选择，对于复配为主的聚羧酸减水剂应用型小厂，应该能够掌握母液间的复配及辅助小料的物理性复配，由母液特点和小料的物理性复配来解决技术问题。
1 聚羧酸高性能减水剂的合成聚羧酸减水剂产品于2005 年前后陆续投放市场之后，经历了早期的APEG 聚醚类、酯类产品到甲基烯基聚醚的更新，目前，APEG 聚醚类、酯类产品几乎已退出了市场。
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。
聚羧酸减水剂复配技术
外加剂 适应性
可 泵 性
降强
火 成 岩
沉 积 岩
石：由天然
岩石经破碎
筛选粒径大 于5mm的岩
变 质 岩
石颗粒或卵
石、碎卵石
比重 吸水性 方园状
2020/10/3 针棒状
花 岗 岩、长 岩 致密长 石
玄 武 岩、辉 绿 岩、辉 长 岩 橄 榄岩
石 灰 岩、白 云 石
砂
岩
燧
石
砾
岩、 角 砾 石
页
引气品种对降强影响
脂肪醇酸钠
小于
烷基苯酚聚氧二烯醚
烷基苯黄酸钠松香皂
小于
松香热聚物
小于
烷基磺酸钠
OP-8 OP-9 OP-10
分
水
子
泥
形
成
式
份
粉 煤 灰
硅 灰
矿 粉
性价比
各类减水剂 适应性
配技术
砂
石
检
测
方
子
子
法
2020/10/3
配 合 比 设 计
施 工 要 求
水
泥
胶 凝 材 料
掺 合 料
2020/10/3
聚羧酸减水剂复配技术
2020/10/3
混
凝
减水剂合成技术
土
外
加
剂
技
术
泵送剂复配技术
2020/10/3
萘系减水剂 氨基减水剂 脂肪族减水剂 聚羧酸减水剂
萘系、氨基系、脂肪 族系、三聚氰胺系 聚羧酸系减水剂
磺化
缩合
中合
烘干复合
硫酸＋工业萘
磺化液＋甲醛 缩合物＋碱
萘
系
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。
聚羧酸生产、复配与应用
BNS 18 20 17 15 14 14 14
PC 20 超18塑化23 剂年3产5份品4数0 量42 45
聚羧酸高效减水剂在日本的应用已有20年的历史， 并迅速成为市场主导剂种。
从产品数量上来看，聚羧酸减水剂几乎占减水剂市 场的70 %，是市场的主导产品。
从外加剂的应用看预拌混凝土行业
• 外加剂应用率表征混凝土的性能水平和混凝土推广水平： 我国40%～45%混凝土掺用外加剂；先进国家50%～80%
吸附－分散作用
絮凝结构解体后，包裹水被释放，浆体流动性改善
掺加 减水剂后
水泥浆体絮凝结构形成
水泥浆体絮凝结构解体
减水剂的基本作用机理
• a.降低水泥颗粒固液界 面能
• b.静电斥力作用 • c.空间位阻作用 • d.水化膜润滑作用 • e.引气隔离“滚珠”作用
静电斥力作用
空间位阻作用
长主链短侧链
半成品分析测试2
凝胶色谱分析：
➢分子量的大小 ➢分子量的分布
产品质量控制
• 产品应用性能检测：
GB 8076-2008《混凝土外加剂》
产品的外观特征
• 根据不同应用需求，Point-S新型聚羧酸系高性能 减水剂合成了标准型、徐放型、减缩型、早强型等 不同性能的聚羧酸系减水剂。
•
工程应用与合成设计
短主链长侧链
分子结构设计
• 第一、第二代减水剂（木质素、萘系、三聚氰胺 系）由于分子量较小，分子结构较简单，产物纯 度较低，分子结构可调性较低，因此产品功能单 一；
• 聚羧酸系减水剂（第三代减水剂）其分子结构可 调性大。通过改变分子结构中的官能团类型和数 目，赋予了聚羧酸减水剂许多特殊的应用功能；
由甲基丙烯酸（MAA）和甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇(MAA-MPEG) 烯共进的5E-O基 聚行 合1在/有主3酯 物自 成P0主独要的 是由 中O之链特通活 严卤基 ，间和的过性格氮共M，支分在A低交化聚反链A散丙，替合作应:之能烯M物且的用过间力A酸来烯共产程A有，/合丙聚生中-甲一性M成基 物的添基个能P。醚 。，加E丙醚相和主G链烯键当许链=转酸作优(多和移1和为越小支.剂5/连，单链~或硫接但体的6含醇官价)的连甲:或能1格Q接氧甲，团相-是基e基E。当值酯O的烯由昂单相键聚丙于贵元差。酯基烯。的太在的磺丙数大该共酸基量，类聚盐聚在所共物来醚以聚嫁调较这物接节丙类 聚合物的相对分子质量。
混凝土外加剂合成与复配技术详解
混凝土外加剂合成技术复配技术的工程应用在众多高性能减水剂中，具有梳形分子结构的聚羧酸系减水剂由于其具有减水率高，混凝土坍落度经时损失小，掺量低。
等优点，已成为国内外外加剂研究与开发的热点[1~3]。
本文在总结现有聚羧酸系减水剂合成方法的基础上，采用了一种新的合成途径，试验合成了一代号为NKY的聚羧酸系减水剂。
1 现有的合成方法通常是丙烯酸或甲在聚醚上引入活性双键，200至3000之间的活性大单体，然后由该大单体与各种羧酸单体共聚而得。
T．Hirate等人网采用不同链长的甲氧基聚乙二醇醚与甲墓丙烯酸缩合，再由该大单体与甲基丙烯酸共聚而得一混凝土坍落度保持性很好的外加剂。
M．Ki-noshitam等人先合成了甲基封端的聚氧乙烯丙烯酸酯，然后与丙烯酸钠、烯丙基磺酸钠在水溶液中共聚，制得水溶性共聚物，作为混凝土外加剂使用时，只需添加0．01％—0．2％，便可改善混凝土的和易性，提高了混凝土的强度。
清华大学的李崇智[3]则用过量的丙烯酸与不同分子量的聚乙二醇部分酯化，得到系列的聚乙二醇单丙烯酸酯，再与(甲基)丙烯酸及(甲基)丙烯磺酸钠共聚，所合成减水剂的水泥净浆流动度1h基本无变化。
华东理工大学包志军等的[6]合成方法如下：第一步在四口烧瓶中依次按配比加入聚乙二醇单甲醚、对苯二酚、对甲苯磺酸和甲基丙烯酸，加热搅拌，并升温至110~C，反应5h，得到大分子单体(MAMPEC)；第二步同时滴加MAMPEG、丙烯酸和过硫酸铵水溶液经共聚反应后得成品，该产品在0．8内的研究者大多采用此种方法。
链都会相对减少，这必然会影响到流动性；若阻聚剂量过大，在第一步中虽然能充分起到阻聚作用，但过量的阻聚会影响之后的聚合，使得产物的转化率和分子量都会降低，从而减小流动度。
另外，该方法中间产物需经分离提纯后转入第二个反应釜进行共聚合反应，工艺比较复杂，操作不方便，成本较高，影响了该成果转化为工业化生产。
1.2先共聚后缩合先共聚后缩合是指第一步将一种或几种羧酸类单体在溶液中均聚或共聚成高聚物，分子量由几千至几万不等，第二步由该高聚物与单甲氧基聚乙二醇醚在催化剂作用下发生缩合反应，在高分子主链上引入聚醚侧链。