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（一COO H羟基基团（一0H、磺酸基（一S03Na 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 J
mm 酯化 mu 计量槽宀宀聚合
甲基丙烯酸
mm 反应mu 计量槽宀宀反应
f
f
去离子水 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：、吩噻嗪：）,升温至90C ，加入浓硫酸，继续升温至120C ，保持小时， 后充氮气2小时，（6川/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，分子量调节剂十二烷基硫醇，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，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85C, 同时滴定A B 料。A 料3小时滴定完，B 料小时滴定完，保温小时。（温度控制： 90±2C ）。
（3）、中和反应，将反应好的聚合物降温至 50C 以下，边搅拌边加入片 碱
100kg ，调节PH 值6—乙反应完成，得到含固量为 30%勺聚酯类聚羧酸系高 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
（1）、合成工艺简图：
中和 成 反应 品 f f 氢氧化钠
聚合反应―中和反应―成品
（2）、反应过程如下：
①、聚合反应：计量维生素C:,疏基乙酸：，配以580kg去离子水，泵入滴定罐A 备用，是为A 料。计量丙烯酸，配以44kg 去离子水，泵入滴定罐B 备用，是为B料。往反应釜内加入去离子水930kg，烯丙醇聚氧乙烯醚1800kg, 由室温升至55C，加入双氧水（配114kg去离子水），同时滴定A B料，B料3 小时滴定完，A料小时滴定完，保温1小时。（温度控制60± 2C）。
②、中和反应：将聚合物降温至50C以下，边搅拌边加入片碱，调节
PH值6—7,反应完成。继加去离子水1100kg，得到含固量为40%勺聚醚类聚羧酸系高性能减水剂成品。
三、几点补充
1、在聚酯类聚羧酸系高性能减水剂勺合成中, 减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯勺合成是决定减水剂性能勺关键因素。因此,我们应该通过对不同分子量勺聚乙二醇与甲基丙烯酸在不同摩尔比, 不同反应温度、不同阻聚剂掺量、不同催化剂掺量、不同反应时间等试验条件下勺研究, 确定最佳勺酯化工艺, 达到95%以上勺酯化率。
2、通过对不同引发剂掺量、不同分子量调节剂掺量、不同反应温度、不同反应时间等试验条件下勺研究,确定最佳勺聚合工艺。
3、关于PH值控制。PH值在6—7范围内较好：当PH值低于4时，聚合物浑浊，
其净浆流动度、混凝土坍落度全无；当PH值高于9时，其净浆流动度、混凝土坍落度开始下降。
四、结束语
聚羧酸系高性能减水剂勺研发，应用是混凝土外加剂发展史上勺一个里程碑由于其分子结构可调性比较大，我们应该通过改变分子结构中官能团的种类和数量赋予其更高的性能。如低温早期强度型、高坍落度保持型、抗收缩型、低粘型等等。无疑，
聚羧酸系高性能减水剂将成为混凝土外加剂技术的发展方向，其市场亦将面临一个极大的发展机遇。
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。
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
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。
聚羧酸减水剂合成工艺配方方案教学文稿
聚羧酸减水剂合成工艺配方方案
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。
VPEG型聚羧酸减水剂生产工艺控制的研究
VPEG型聚羧酸减水剂生产工艺控制的研究 发表时间：2019-09-11T11:06:01.000Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年10期作者：石韧 [导读] 随着聚羧酸减水剂产业的快速发展，我国聚羧酸减水剂的合成技术也得到了长足的进步。 中交二航武汉港湾新材料有限公司湖北省武汉市 430000 随着聚羧酸减水剂产业的快速发展，我国聚羧酸减水剂的合成技术也得到了长足的进步。市场上除了现有聚羧酸减水剂聚醚单体（HPEG TPEG），新型聚醚单体VPEG以更高的分子量，优异的聚合活性，多样的聚合方式，合成产品更佳的保坍、保水、抗泥效果，得到了越来越多聚羧酸减水剂生产厂家的认可。以VPEG合成的聚羧酸减水剂开始走出实验室，踏上大规模工业化生产的道路。 围绕这种VPEG聚醚，国内已开发出了较为系统的一套功能型母液系列产品，根据其不同的功能，这些母液可以归纳为七类：普通减水型、普通高减水型、徐放型保坍剂、高减水高保坍型、抗泥型减水型、超长保坍抗泥型、抗泌水松软型。 当生产VPEG型聚羧酸减水剂，可以体现优良的高减水高保坍性能，并具有良好的浆体包裹性。在常规水泥中使用时减水率略低，而在高标号或颗粒较细的水泥中使用时，减水率会比普通减水型母液略高，配置出混凝土不仅保坍性好，而且早期强度也会高5-10%。 当生产保坍剂时，同掺量下跟国产的徐放型减水保坍剂（也有叫缓释型羧酸保坍剂）对比，保坍性能更好。而使用徐放型减水保坍剂时，会造成混凝土早期强度偏低，而VPEG型聚羧酸减水剂母液时强度不仅不会降低，还会略高。 从分子结构上看，VPEG聚醚双键共聚活性高，是由于双键的碳原子与氧原子相连，氧原子具有吸电子效应，使双键电子云发生偏移，在这种成为‘吸电诱导效应’的机理作用下，其双键反应活性比一般直链烯醇要大得多。不同的双键活性机理，使得VEPG在合成方式上与HPEG有较大的不同。 而这种不同使工业化生产HPEG和VPEG系列减水剂，在的滴加时间、搅拌方式明显不同，聚合反应的升温曲线和降温效率也存在较大的差异，小试样品与反应釜生产产品的差异更加明显，如不能克服这种放大效应，直接影响到新型聚羧酸减水剂大规模工业化产品的性能。 以往使用HPEG生产聚羧酸减水剂时，由于单体聚合活性相对于较低，所以往往采用缓慢滴丙烯酸及引发剂的方式，滴加时间可长达3-3.5小时。10-15分钟的聚合升温滞后现象相对于较长的滴加时间，对产品的转化率影响较小。但使用VEPG生产时，单体聚合活性大幅提高，丙烯酸必须在较快的时间内滴加完成，通常为30-50分钟，此时10-15分钟的聚合升温滞后现象会导致单体转化率大幅降低，减水率出现波动，保坍效果大幅降低。为克服这种放大效应，我们有必要在如下方面做出调整。 1、反应温度及催化剂用量 反应温度过低时，引发剂分解速度慢，自由基聚合反应不完全，聚合物分子量过小，会加剧反应的延后效应，过高的反应温度会导致反应体系放热超过冷却设备的降温能力，最终反应温度超过设计范围，产品性能大幅降低。 所以以较低的反应温度反应，并辅助一定的双氧水分解催化剂，使反应能够在较低的温度下开始反应，最终反应温度也能得到控制，是较为常用的一种方式。如图1，2所示，加入催化剂后，反应转化率会有一定的提高，但是经验表明，催化剂用量不宜过高，过高的催化剂用量，会使产品的保坍性能有大幅度的降低，这种情况，可能是由于催化剂的加入，使生成分子的酸醚比变宽导致。
最新聚羧酸减水剂合成工艺配方方案
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 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。
聚羧酸系减水剂合成路线
聚羧酸系减水剂合成路线 1 从减水剂的作用机理看其分子结构 从减水剂的作用机理看其分子结构对于萘系高效减水剂一般用Zeta电位表征分散作用的大小。通常,Zeta电位值越大,水泥胶粒间的静电斥力越大,分散作用越显著。而对于聚羧酸系高效减水剂,其Zeta电位值较低(仅为-10~-15mV),但同样具有优异的分散性。利用Zeta电位已经无法解释。目前公认的“空间位阻学说”能够解释聚羧酸系减水剂的机理。通常认为聚羧酸系减水剂的减水效果关键是大分子链上的阴离子产生的阴离子效应和中性聚氧乙烯长侧链的空间阻碍作用。从文献看目前合成聚羧酸系减水剂所选的单体主要有3种:(1)不饱和酸——马来酸酐、马来酸和丙烯酸甲基丙烯酸;(2)不饱和烯的衍生物——甲基丙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、2-丙烯酰胺-2甲基丙基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸β羟基乙酯、丙烯酰胺等;(3)不同分子量的聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚。 2合成方法的讨论 高性能减水剂的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,通过调节极性基与非极性基比例和聚合物分子量增大减水性;调节聚氧乙烯长侧链的分子量,增加立体位阻作用而提高分散性保持性能。目前如何接枝聚氧乙烯长侧链已经成为这类减水剂合成的核心问题。 2.1先酯化后聚合 “先酯化后聚合”即合成分为2步:第1步酯化反应,目前最主要是(甲基)丙烯酸或甲基丙烯酸甲酯与不同分子量的聚乙二醇在催化剂的条件生成聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯;第2步高分子聚合反应,主要是聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、2-丙烯酰胺-2甲基丙基磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯等单体自由基聚合,形成共聚物,即聚羧酸系减水剂。 2.2先聚合后酯化 “先聚合后酯化”即合成分为2步:第1步高分子聚合反应:主要是(甲基)丙烯酸、2-丙烯酰胺-2甲基丙基磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯等单体自由基聚合生成含有活性基团的高分子主链;第2步接枝聚乙氧基侧链:利用已经合成的高分子主链上的COOH与聚乙二醇的OH酯化脱水接枝聚乙二醇侧链,合成聚羧酸系减水剂。 2.3合成方法结论 总之,分子结构决定其性能,无论那种方法,最终都要合成分子主链或侧链上含有强极性的羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基等活性基团的梳状共聚物.第二种方法在国内研究的较少,其难度较大,反应条件难以确定。对于第1步聚合反应,难度相对较小,但必须选择合适的聚合单体,接枝活性基团,调节活性基团的比例以优化其性能。同时必须控制分子量,分子量过大,导致下一步酯化困难,聚乙二醇侧链接枝率较低,有可能形成不溶物;分子量较小酯化反应可能生成双酯,减水剂结构被破坏。所以我们选择第一种方法先脂化后共聚. 2.4脂化大单体分子设计甲基丙烯酸(MAA)与甲氧基聚乙二醇(MPEG)反应生成水是一个可逆反应,因此在反应过程中应加入适当的催化剂，升高温度提高反应效率，缩短反\应时间，同时，排除水还有利于平衡向正反应方向进行。另外，甲基丙烯酸(MAA )活性较高，极易自聚，因此要选择适当的阻聚剂. 2.5减水剂合成分子设计分析减水剂分子结构对性能的重要影响，高性能化减水剂的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如梭基、磺酸基、聚氧化乙烯基等，使其分子结构呈梳型。侧链上的梭基(一COOH)主要显示高保塑性，磺酸基(S03一)主要显示高减水性，一OH及醚键等非主导官能团主要显示保塑性，因此，我们可以通过在其主链或侧链上引入具有特定功能的官能团，以实现聚竣酸系高效减水剂的多功能化。
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。
聚羧酸减水剂合成配方的确定
聚羧酸减水剂合成配方的确定 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 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。
聚羧酸系高性能减水剂合成工艺
聚羧酸系高性能减水剂合成工艺简介 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