高減水型聚羧酸減水劑的合成及性能研究

摘""""" 要：以聚醚大單體（609）和丙烯酸（AA）為主要原材料，在氧化還原引發體系下，采用水溶液自由基聚合的方法合成聚羧酸減水劑，控制單一變量，在不同條件下合成，測其凈漿流動度和混凝土擴展度，最終得出最優配方。

關" 鍵" 詞：合成；氧化還原引發體系；減水劑

中圖分類號：TU528.042.2"" ""文獻標識碼： A"""" 文章編號： 1004-0935（2023）08-1133-03

高效減水劑已經成為現代新型建筑材料支柱產業的必需品之一。高效減水劑在提高高強混凝土的力學性能的同時，也能提供簡易的施工工藝。據預測，外加劑將可能成為混凝土工藝性能的改善以及突破混凝土施工技術的關鍵點。由于萘系減水劑在近代使用實例中顯現出一些比較難以解決的問"" 題點，混凝土坍塌度損失大、減水率很難提高，且生產其的原料一萘是煉焦工業的副產品，來源受鋼鐵工業的制約等，為此，20世紀80年代起，國內外就對非萘系減水劑進行了改進研究。聚羧酸減水劑以豐富石油化工產品為原料，以極高的減水率、極小的坍落度損失，在社會需求上大大增加。這也使得聚羧酸減水劑在現代社會發展里面有巨大的競爭力。

聚羧酸類減水劑在分子結構上具有可塑性，生產工藝可控的工藝多，高性能化的潛力大。我國在這方面的研究還處于起步階段，與工業應用還存在較大差距。因此，學習國外技術和經驗，結合我國自身特點，開發性能更好的聚羧酸減水劑迫在眉睫。為了優化單體配比、降低原料成本、簡化生產工藝，本文對聚醚大單體和丙烯酸合成的高性能聚羧酸減水劑進行了研究。

1" 試驗部分

1.1" 試驗原料

1.1.1" 合成原材料

聚醚大單體（609），GR，武漢奧克化學有限公司；丙烯酸（AA），GR；E51，GR；雙氧水，GR；硫酸亞鐵，分析純；巰基乙醇，AR；去離子水，"""" 自制。

1.1.2" 測試原材料

水泥，南方P.O42.5，湖南南方水泥公司；粗骨料，5～25 mm連續級配碎石；細骨料，機制砂，細度模數3.3。

1.2" 聚羧酸減水劑的合成

將電動攪拌器裝置于四口燒瓶上，設置滴加儀以及溫度計反應裝置，將聚醚大單體、雙氧水、硫酸亞鐵、去離子水加入四口燒瓶中，之后開始攪拌，攪拌5 min后開始滴加A料（巰基乙醇和E51混合水溶液）和B料（AA水溶液），A料滴加時間為""" 45 min，B料滴加時間為35 min；AB料滴加完成后繼續攪拌保溫1 h。

1.3" 聚羧酸減水劑的性能測試與表征

凈漿性能測試：參考《混凝土外加劑勻質性試驗方法》（GB/T 8077—2012）進行測試，膠凝材料300 g，水82 g。

混凝土性能測試：參考《混凝土外加劑》（GB 8076—2008）對母液進行分析。

將混凝土強度等級設置為C30，混凝土配方如表1所示。

2" 結果與討論

2.1" 酸醚比對減水劑性能的影響

在控制其他反應條件不變的情況下，改變AA用量調整酸醚比，考察不同酸醚比對減水劑性能的影響，結果見圖1、圖2。

由圖1可知，凈漿流動度呈現先增大后減小的趨勢，而1 h后的流動度也為同樣的規律。由圖2可以看出，混凝土在酸醚比為3.68的前提下，狀態最佳，表現出最佳的擴展度 。

2.2" 鏈轉移劑用量對減水劑性能的影響

在酸醚比為3.65的條件下，固定其他條件不變，改變鏈轉移劑的用量分別為0.26%、0.27%、0.28%、0.29%、0.30%，考察不同用量引發劑對減水劑性能的影響，結果見圖3和圖4。

由圖3可以看出，鏈轉移劑用量在0.28%凈漿的初始流動度和1 h流動度達到最佳。鏈轉移劑的加入過多會導致相對分子質量降低，從而使凈漿流動度變小；鏈轉移劑用量過少，溶液中自由基引發量較少，反應難以聚合，反應體系轉化率低。由圖4可知，鏈轉移劑用量為0.28%時混凝土初始擴展度最優，跟凈漿數據保持一致，確定型聚羧酸減水劑中鏈轉移劑的用量為0.28%。

2.3" 氧化劑用量對減水劑性能的影響

在酸醚比為6.0、鏈轉移劑用量為0.28%條件下，固定其他條件不變，只改變氧化劑用量分別為0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%，考察不同用量氧化劑對減水劑性能的影響，結果見圖5和圖6。

由圖5和圖6可以明顯看出，氧化劑用量在0.7%～1.1%區間內，凈漿流動度和混凝土擴展度基本保持不變，氧化劑用量為0.5%時，流動度和擴展度達到最佳。

2.4" 還原劑（E51）對減水劑的影響

還原劑（E51）對凈漿流動度和適配擴展度的影響如圖7、圖8所示。

在酸醚比為6.0、鏈轉移劑用量為0.28%、氧化劑用量為0.5%條件下，固定其他條件不變，只改變還原劑用量分別為 0.03%、0.05%、0.07%、0.09%、0.11%，評估還原劑對減水劑性能的影響，篩選出凈漿初始大于200以上的母液進行混凝土適配。由圖7和圖8可以明顯看出，還原劑用量在0.07%與0.09%時，合成母液存在很小的差異，但綜合考慮到各個因素，控制成本，所以確定0.07%的摻量為最優配方。

3" 結 論

在酸醚比為6.0、鏈轉移劑用量為0.28%、氧化劑用量為0.5%、還原劑（E51）用量為0.07%時合成出的聚羧酸減水劑綜合性能最佳。

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Study on Synthesis and Properties of High Water-reducing

Polycarboxylic Acid Water Reducer

WANG Jun， TAN Liang， CHEN Zhi-hao， HE Zhi-quan， LIU Ya-zhuo， YANG Hong

（Hunan Zhongyan Building Material Technology Co.，Ltd.， Changsha Hunan 410600， China）

Abstract：" Polycarboxylic acid water reducer was synthesized by free radical polymerization in aqueous solution with polyether macromonomer （609） and acrylic acid （AA） as main raw materials in the redox initiator system. Through controlling a single variable， synthesizing the water reducer under different conditions， measuring the fluidity of the paste and the expansion of the concrete， the optimal formula was obtained.

Key words：" Synthesis; Redox initiation system; Water reducer