第一篇：聚羧酸系高效減水劑化學結構對其性能的影響

聚羧酸系高效減水劑化學結構對其性能的影響

摘要

根據(jù)對聚羧酸系高效減水劑聚氧乙烯醚側鏈化學結構的分析，水泥顆粒分散性進行了研究。被分析的因素有側鏈長度，主鏈的聚合度，官能團的組成，如羧基和磺酸基，以及聚合物的純度。它們的相對有效性，像采用測量凈漿流動性在水泥凈漿中分散性的評估，塑性粘度，和以不同水灰比的剪切屈服應力。雖然在高的水灰比下化學結構對凈漿流動的影響不是十分明顯，但低于25%水灰比時，它們的影響變得十分明顯。帶有長支鏈聚氧乙烯醚，較低的主鏈聚合度和較高的磺酸基成分的聚合物顯示出較高的分散能力。在水相中具有較高離子濃度的官能團可以延緩水泥凈漿的凝固。（C）2000年埃爾塞維爾科技有限公司。版權所有。

關鍵字：化學結構；超塑化劑；羧酸系；分散性 1.引言

聚羧酸系超塑化劑今年來變得越來越流行。這種聚羧酸系超塑化劑的一個特征是它的學結構有能力被改變，因為它是由幾個組分所構成，同時是一種高聚物。

關于據(jù)羧酸系超塑化劑的工作機理已經(jīng)有許多研究工作了。但是它們都是從水泥化學的立場出發(fā)。在這些研究中，聚羧酸系超塑化劑的化學結構沒有被具體的分析。這或許是因為這些聚羧酸系超塑化劑是一些較寬分子量的聚合物，不容易表征它們的化學結構。當然也不容易只更改這種聚羧酸系超塑化劑高聚物的一種組成，同時保持其余的化學組成相同。

一些研究者已經(jīng)討論過這種聚羧酸系超塑化劑化學結構的重大意義。在這些情況中，這些討論都是基于聚羧酸系超塑化劑根據(jù)其合理地設計化學結構被成功的合成出來的這種假設，但是沒有做出具體的分析。

這次研究中，根據(jù)包含聚氧乙烯基側鏈以及磺酸基和羧基的聚羧酸系超塑化劑的化學結構的分析，我們研究了化學結構對以不同水灰比的水泥凈漿流動性和凝固的影響。2.實驗 2.1原材料

聚羧酸系超塑化劑過去常使用的最基本的是聚甲基丙烯酸酯類。我們的目的是控制兩個參數(shù)：側鏈的長度和主鏈的聚合度。聚羧酸系超塑化劑靠聚合各種各樣工業(yè)級純度的烯類單體而合成。聚氧乙烯基醚側鏈平均聚合度是9，23和40。主鏈的聚合度當然也是變化的，假如是聚合度為23的聚氧乙烯基醚側鏈。合成是遵從Kinoshita et al.的方法展開。使用的水泥是一種商業(yè)化的正常的波特蘭水泥，按日本標準R 5210。這種水泥的特性見表1.2.2聚羧酸系超塑化劑的化學結構

一種通?；瘜W結構的聚羧酸系超塑化劑見圖1.主鏈是一種甲基丙烯酸酯類聚合物，部分地用甲氧基終端的鏈進行酯化。甲基磺酸也可以共聚到主鏈中。這種聚合物對于水泥的吸收是經(jīng)過羧基是確定的。這種對水泥顆粒的分散的必要化學結構確定為聚甲氧基聚合物側鏈的作用[11,13]。

圖一.這種合成的超塑化劑通常的化學機構

2.3評估

2.3.1.聚羧酸系超塑化劑的化學結構

分子量可采用一個Shodex Ohpak SB806M柱由尺寸排阻色譜所評估。聚乙二醇使用為校準標準樣。平均分散聚合物的數(shù)分子量可從尺寸排阻色譜的數(shù)據(jù)中計算出，其中包括沒有反應的聚乙二醇大分子。

在聚合物溶液中沒有反應聚合物的羧基的量的濃度由離子色譜法測量?？偣驳聂然康臐舛葟钠鸪踉系谋壤锌芍陌ǚ磻酆衔锏目偣驳聂然鶟舛戎锌鄢捶磻聂然倌軋F的量可以計算出來。在聚合物溶液中未反應高分子的磺酸基總量由離子色譜法測量。從磺酸基總量中扣除未反應的磺酸基（總共的磺酸基量從起初原料的比例中可知），排除聚合物的磺酸基量可以計算出。聚氧乙烯基側鏈的長度可由H的核磁共振光譜估算出。聚氧乙烯基側鏈的總量由起始原料的比例中計算出，未反應的高分子量由尺寸排阻色譜可知。

根據(jù)這些測量方法，每種組分的質(zhì)量比，例如羧基官能團、磺酸基官能團和聚氧乙烯側鏈就變得清楚了。這些數(shù)據(jù)轉換成摩爾比。從摩爾比和聚合物的平均分子量的數(shù)據(jù)中，可計算出每種組分的某種平均分子量分子的平均數(shù)量。然后主鏈聚合物的聚合度可以計算出來。2.3.2.流動的測量

水泥凈漿在20℃和水灰比從23%到40%條件下，使用霍巴特混合器進行混合。首先，聚羧酸系超塑化劑和水稱重后放進缽中。然后添加1kg水泥，以低速攪拌1分鐘，再以高速進一步攪拌3分鐘。聚羧酸系超塑化劑的添加量以干固水泥質(zhì)量的百分數(shù)表示。水泥凈漿流動度可由流動測試和使用流速儀計算出。流動是在20℃下，根據(jù)JASS 15 M103方法，由水泥凈漿從一個50mm內(nèi)徑、51mm高的管子中鋪散開來測試出。蔓延的直徑是兩垂直的十字交叉直徑的平均值。從這個蔓延中，相對流程區(qū)域比率由Eq方法測試出。

Γ=F2∕502-1

（1）這些參數(shù)（即，塑料黏度和剪屈服應力）在20℃時通過使用動擺類型電流計評估出，CJV2000 是由日本東京的A & D團隊做出的。水泥凈漿的凝結是在20℃時有一個全自動的凝結測試儀評估出（Maruto測試機，Co., Tokyo, Japan）。Γ通常顯示出和剪屈服應力值相反的關系。在低范圍內(nèi)，蔓延的測量方法是敏感的。然而，由剪屈服應力定量留變行為是可行的。2.3.3.聚羧酸系超塑化劑對水泥顆粒的吸收

被吸收的聚羧酸系超塑化劑量通過一臺總有機碳分析儀測量出TOC-5000(島津、京都，日本)。水泥凈漿的水相通過使用離心機MC-150(TOMY，東京，日本)以每分鐘13,500轉分離出。對總有機碳分析儀測量的減少量，和在水泥的接觸之前和在剛帶有SP混合后的水泥凈漿的水相與在聚羧酸系超塑化劑混合的水相比較，假設大量的SP吸附在水泥顆粒上。用于這個評估的漿體用總質(zhì)量的0.2%SP和0.3的水灰比。吸附比率可由測量的數(shù)據(jù)計算出。由于這個高效聚合物的成分對于每個SP是不同的，被吸收的SP有效聚合物的成分占有吸收率的計算量的比例。

3.1聚羧酸系超塑化劑化學結構的評估 3.1.1分子量

SP的分析結果被總結在表2中，分子量分布顯示在圖2.每個SP給出了超過一個峰頂，但是最高的分子量頂峰是在10000到20000的變化范圍內(nèi)。像未反應的聚乙烯基醚高分子組分與相應的聚氧乙烯基醚側臉的長度，也可以在500對9 個氧乙烯，在1,100對23個 氧乙烯和在1,900對40 個氧乙烯低分子量的末端觀察到，與高分子分子量相一致?；谟^察巨大數(shù)量作為單體保留的較長的聚氧乙烯基醚側鏈(40 EO)，聚合包含更長的聚氧乙烯基醚側鏈的單體似乎是難的。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，有效的真正的聚合物成分通過減去被估計的未反應的單體百分比計算出。使用這些有效的聚合物百分含量，所提到的增加到水泥凈漿里相當數(shù)量SPs漿糊是校正的價值。

3.1.2分子構成

每種SP的組成被總結在表2和圖3中。每個分子的羧基，磺酸基和聚氧乙烯側鏈的平均數(shù)值與主鏈的聚合度是成比例的，除了在SP2L中的磺酸基。因此，官能團的比例對于每一種SP幾乎是相同的，除了具有較高比例磺酸基的SP2L中的。

相比于SP2和SP2S，主鏈的聚合度，沒有官能團組成的重大變動時，在66到111的范圍內(nèi)變動。那么主鏈長度的影響可以通過比較SP2和SP2S組中檢查出。

在SP1 和SP2中主鏈的平均長度是相同的。SP3組中主鏈的長度是它們二倍長。這種改變聚氧乙烯側鏈長度的影響方法可以通過與SP1 和SP2兩組相比較檢測出。

這些SP分子簡圖在圖4中的表2顯示出，根據(jù)圖4中的表2結果，以下的鍵長假設為：C-C鍵為0.154nm和C-O鍵為0.143nm。沒有試圖做到代表鍵長或分子構想。

3.2.水灰比和 SP劑量

總SP2劑量對各種水灰比的水泥凈漿流動性的影響顯示在圖5中，水灰比對帶有各種各樣總SP2劑量的水泥凈漿流動性的影響顯示在圖6中。在較高水灰比區(qū)域中，水灰比對流動性的影響不是非常明顯。它變得明顯在更低的水灰比下。另一方面在較高w/c比在低w/c下流動性對SP2更加敏感些，如圖5中顯示的那樣。

在較低的水灰比，在混凝土中水含量的輕微的波動可能導致流動性的大變異。在較高的水灰比，水含量的輕微的波動可以是忽略的，但是SP總量的小波動可以導致流動度的較大變化。這是為什么加入超塑化劑的混凝土的流動度很難在實際工作中控制。在沙子表面的水它可以由于小的變動受到影響。3.3.SPs的化學結構對凈漿流動度的影響

考查了聚乙烯基醚側鏈的長度和主鏈聚合度對水泥凈漿流動度的影響。展開了對包含有各種各樣總劑量的SPs的水泥凈漿的流動度的測試。然而，SP不僅包含分散組分也包含未反應的單體。因此，有必要糾正“有效聚合物劑量”的SP劑量?？係P劑量通過考慮到顯示在表2中的真正聚合物成分進行校正。在每一組水灰比中，有效的SPs聚合物用量通過計算顯示在Γ的五組中。

塑性粘度和剪切屈服應力可以從的關系中估算出來，如在圖7 SP2。在一些情況在測試

中，在圖7中120min的情況下水泥凈漿顯示出賓汗體流體的行為。然而,在某些情況下, 剪切速率和剪切應力并不是那么簡單，例如圖7中0min的情況。目前還不清楚在圖7中0min時為什么凈漿顯示出復雜的行為。然而，通過不同化學結構的SPs比較流變行為的變化是有用的。本文中，剪切屈服強度和塑性粘度可以從顯示的測量結果中界定出。

剪切屈服應力定義為Y軸的截距點。截距點取決去外推靠近Y軸的線性部分,如圖7。塑性粘度定義為剪切速率50到100每秒左右關系的線性部分的斜坡處。在高塑性粘度的情況下，假定關系一樣，在50到100每秒左右剪切速率時，它可以在底剪切速率計算出來，因為流變儀使用的機械限制。

Γ、塑性粘度、剪切屈服應力如圖8與化學結構，PEO側鏈的長度和主鏈的聚合度的關系。較長的PEO側鏈通常顯示較高流動性（例如，較高的Γ）,低塑性粘度和低剪切屈服應力。PEO側鏈的長度的影響在低水灰比時較大，化學結構對塑性粘度的影響與它對Γ的影響成相反的關系。較長PEO側鏈產(chǎn)生低塑膠粘度。相反，雖然Γ對于含有帶有23個EO測鏈長度的SP2的不同水灰比調(diào)整為一致，但包含SP2的漿體的塑性粘度的變化取決于水灰比的變化。在低的水灰比下，塑性粘度是較大的。剪切屈服應力的變化顯示出和Γ呈良好的相反關系。對數(shù)的剪切屈服應力隨著PEO側鏈長度的增加而呈線性下降。這個影響在低水灰比時更加明顯。帶有SP2的剪切屈服應力變化范圍較窄。

至于主鏈的聚合度，沒有明確和Γ的關系。這可能是由于含有主鏈聚合度為313的SP2L比其他聚合物有更高的磺酸基成分。比較SP2 和SP2S的數(shù)據(jù)，一個低主鏈聚合度的高聚物有較高的流動性。這個影響在低水灰比時更加明顯，像PEO側鏈長度的情況。如果這個趨勢對于SP2L是一樣的，它將會被認為是磺酸基增強了分散能力。

3.4.SP的吸附行為和每吸收一定的的水泥的分散能力

SP僅僅在吸附在水泥顆粒上以后才被認為起作用。因此, 比較它們的吸附行為是有用的。吸附數(shù)據(jù)顯示在圖9，SP為總劑量的0.2%，水灰比為0.3，用較短PEO側鏈和高聚合度主鏈的聚合物，顯示出較高的吸收率。

作為分散劑有效性的順序是不同于吸收的。一組SP吸收后的效果可以通過比較每吸收一定量后Γ的增加，如圖10所示。基于圖10的數(shù)據(jù)，SP3具有最大的分散能力，雖然它的吸收率相對地較低。至于主鏈的聚合度，雖然具有低聚合度主鏈的SPs顯示出相對低的吸收率，它們卻顯示出每吸收一定量后較高的分散能力。3.5.SP化學結構隨時間的改變對流動性的影響

Γ經(jīng)過2h的改變顯示在圖11.低水灰比的凈漿是特別地敏感，增加PEO側鏈的長度產(chǎn)生Γ的巨大減少。主鏈的聚合度具有非常小的影響。3.6.流變參數(shù)之間的關系

每一組水灰比塑性粘度和?；蚣羟星Φ年P系顯示在圖12。每一組水灰比，在對數(shù)塑性粘度和對數(shù)?；驅?shù)的剪切屈服應力之間存在線性關系。在這些關系中，SPs的類型和劑量是變化的。SPs降低了塑性粘度和剪切屈服應力但是增加了Γ。在較高的水灰比下，SP的添加影響了塑性粘度，Γ和剪切屈服應力。在較低的水灰比下，SP的添加僅僅影響?；蚣羟星?，沒有太多影響塑性粘度。3.7.SPs對水泥化學結構對凝結性的影響

這個效應的SPs對水泥石如圖13。初始設定,最后建立了線性與延遲的SPs)。初始設定時間之間的差別和最后的凝結時間明顯上升0.1質(zhì)量上的差異,但是,并沒有改變的用進一步。SPs對水泥凈漿凝結性的影響見圖13。初凝和終凝遵從SPs的用量線性地延遲。當加入0.1%質(zhì)量的SP，初凝和終凝時間的不同明顯地稍微增加，但是隨著進一步添加SP并沒有改變。

SP似乎影響初凝；它被認為與阿利特的水化有關[17]。當阿利特水化開始以后，水化不受SP的影響[8]。緩凝被認為與水相中磺酸基的濃度有關。根據(jù)表2中顯示的數(shù)據(jù)和圖9中顯示的吸收率，羧基和磺酸基在水相中的濃度可以計算出水灰比為0.3水泥凈漿的羧基和磺酸基在水相中的濃度。SP的用量是質(zhì)量分數(shù)為0.1%和0.25%。結果見圖14。初凝和終凝都隨著水相中羧基和磺酸基總濃度的增加而延遲。

SP is added to concrete to achieve a certain fluidity.Therefore, it is necessary to compare the retardation of SP while not changing the fluidity.A fluidity test and a setting time evaluation were carried out for several fixed total dosages of SP.To estimate the setting time at constant fluidity,the amount of each SP that showed the same of five in the case of 0.30 w/c was calculated based on the relationship between total SP dosage and , as in Fig.5, for each SP.Then, the setting time of paste with this calculated amount of SP was estimated from the relationship in Fig.13.The results are shown in Fig.15.Longer PEO side chains gave significantly shorter setting times, but higher degrees of backbone polymerization gave only slightly shorter setting time.SP加入混凝土達到一定的流動性。因此,有必要比較遲緩,而不是改變某地的流動性。一個流動測試和評價進行了設定時間幾個固定的總劑量的。估計在不斷流動,設置的時間的數(shù)量相同,顯示每個揚聲器的5個在0.3 w / c是基于之間的關系,提出了計算量,如總某地在圖5,為每一個揚聲器。然后,凝結時間的計算量與這膏等關系,估計藻在圖13。結果顯示,如圖15。側鏈長而顯著縮短了設定時間,但是更高的骨干聚合只給了稍短時間。

SP加入混凝土以達到一定的流動性。因此, 有必要比較SP的緩凝，而不是改變流動性。實施流動測試和緩凝時間的評估是為了幾個SP固定的總劑量。為了評估持續(xù)流動的緩凝時間

第二篇：聚羧酸高效減水劑的低溫合成技術及性能研究

聚羧酸高效減水劑的低溫合成技術及性能研究

---青島鼎昌新材料 引言近年來，混凝土外加劑的生產(chǎn)已經(jīng)朝著高性能、無污染方向發(fā)展。以聚羧酸系為代表的第三代高性能減水劑大量應用于大型建設工程。該類減水劑的主要優(yōu)點是摻量低、減水率高、高分散性、高保坍性、引言

近年來，混凝土外加劑的生產(chǎn)已經(jīng)朝著高性能、無污染方向發(fā)展。以聚羧酸系為代表的第三代高性能減水劑大量應用于大型建設工程。該類減水劑的主要優(yōu)點是摻量低、減水率高、高分散性、高保坍性、引氣量小、不泌水等，是配制高強度、高耐久性、大流態(tài)等高性能混凝土的首選減水劑，并被國內(nèi)外公認為環(huán)保型高性能減水劑，對此類減水劑的合成研究是當前混凝土外加劑研究領域的最熱門課題之一。

目前，聚羧酸合成技術已經(jīng)比較成熟、穩(wěn)定，但仍存在著合成溫度比較高(60 ～80 ℃)，整個反應時間比較長(5 ～7 h)，生產(chǎn)效率低的問題對于在低溫條件下、高效合成減水劑的工藝罕見報道，因此開發(fā)出一種合成溫度低、反應時間短的合成方法顯得尤為重要。本研究從降低聚合反應的溫度(20 ～25 ℃)入手，以異戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸鈉、丙烯酸、復合引發(fā)劑 E 等為原料，在較短反應時間內(nèi)(2 h)，通過自由基共聚合反應合成聚羧酸高效減水劑，實現(xiàn)一種聚羧酸減水劑的低溫合成技術。試驗

2． 1 主要原料和設備

異戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG2400)，工業(yè)品;甲基丙烯磺酸鈉(SAMS)，化學純;丙烯酸(AA)，工業(yè)品;去離子水，工業(yè)品;氫氧化鈉，分析純;引發(fā)劑 E。

DF-101S 集熱式磁力攪拌(河南智誠儀器有限公司);DW-1 型電動攪拌器(江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠);分析天平(上海精密儀器有限公司);NJ-160A 水泥凈漿攪拌機(無錫市建鼎建工儀器廠);蠕動泵(保定創(chuàng)銳泵業(yè)有限公司)。2． 2 聚羧酸減水劑的制備

一定量的 TPEG2400 單體和 SAMS 置入四口燒瓶中，加入適量的去離子水，開啟蠕動泵，于2 h 內(nèi)勻速滴加引發(fā)溶劑 E 及 AA 水溶液，反應過程中溫度保持在 20 ～25 ℃，滴加完成后，用 w(NaOH)=40% 的水溶液調(diào)節(jié)體系 pH 值至中性，即得聚羧酸產(chǎn)品。2． 3 產(chǎn)品性能測試

水泥凈漿流動度與 1 h 經(jīng)時流動度的測量，按照 GB/T 8077-2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》，水灰比 0． 29，減水劑摻量 0． 18%，分別測定水泥凈漿流動度和水泥砂漿減水率。結果與討論

3． 1 酸醚比對減水劑分散性能的影響

在 25 ℃條件下，固定甲基丙烯磺酸鈉(SAMS)的配比，引發(fā)劑 E 用量為 0． 18%((相對于所有單體總摩爾量的百分比，下同)，保持其他操作條件的相同情況下，考查不同酸醚比 n(AA)∶ n(TPEG2400)對減水劑分散性和分散保持性能的影響，試驗結果見圖 1。

由圖 1 可知，隨著 n(AA)∶ n(TPEG2400)的增大，凈漿流動度逐漸增大。當 n(AA)∶ n(TPEG2400)= 4時水泥凈漿流動度達到280 mm，1 h 后保持在270 mm。主要是由于減水劑吸附到水泥顆粒表面，TPEG 中的PEO 側鏈在水泥顆粒間產(chǎn)生良好的空間阻礙作用，使水泥顆粒不能彼此靠近，有效阻礙水泥的絮凝，且-COOH 與 PEO 側鏈的比例適當，主鏈上帶電荷基團的靜電斥力和側鏈上的空間位阻效應的協(xié)同作用充分發(fā)揮，分子結構合理，各官能團協(xié)調(diào)作用，使減水劑的分散性及分散保持性最好。當 n(AA)∶ n(TPEG2400)﹥4 時水泥凈漿流動度開始明顯下降，可能是因為丙烯酸濃度增大，丙烯酸的自聚傾向增強，很容易形成均聚物，導致水泥的分散性能及分散保持性能下降。

3． 2 SAMS 用量對減水劑分散性能的影響

在 25 ℃條件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)為 4∶ 1，引發(fā)劑 E 用量為 0． 18%，保持其他操作條件的不變情況下，考查不同甲基丙烯磺酸鈉對減水劑分散性和分散保持性能的影響，試驗結果見圖 2。

由圖 2 可知，隨著 SAMS 用量的增加，水泥的凈漿流動度先增大后減小。當 SAMS 用量0． 3 mol 時，減水劑的初始凈漿流動度達到 280 mm，1 h 后保持在 270 mm。這是因為 SAMS 具有親水基團-SO 3 H，具有較好的減水性和緩凝效果，隨著 SAMS 用量的增加，聚合產(chǎn)物的分散性顯著提高，但其用量過大時，SAMS 具有一定的鏈轉移作用，會影響減水劑相對分子質(zhì)量的大小，易生成不易溶于水的聚合物。

3． 3 引發(fā)劑 E 對減水劑分散性能的影響

在 25 ℃條件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)為4∶ 1，SAMS 0． 3 mol，保持其他操作條件的不變情況下，考查不同引發(fā)劑 E 用量(相對于所有單體總摩爾量的百分比)對減水劑分散性和分散保持性能的影響，試驗結果見圖 3。

由圖 3 可知，隨著引發(fā)劑用量的增加，水泥的凈漿流動度先增大后減小，當引發(fā)劑用量為 0． 18% 時，水泥凈漿初始流動度達到 280 mm，1 h 后仍保持在 270 mm。當用量繼續(xù)增加時，水泥的凈漿流動度反而下降。

這是因為，在聚合反應中，引發(fā)劑不僅能起到引發(fā)聚合反應的作用，且具備一定的調(diào)節(jié)分子量作用。引發(fā)劑用量較少時，所得聚合物的主鏈聚合度相對較高，分子量較大，容易產(chǎn)生絮凝，當引發(fā)劑用量過高時，所得聚合物的主鏈聚合度過低，分子量較小，所帶的負電基團較少，靜電斥力小，減水劑的分散性能降低。1

3． 4 反應溫度對減水劑分散性能的影響 固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)為 4∶ 1，SAMS 的用量 0． 3 mol，引發(fā)劑 E 用量 0． 18%，在室溫下，采用恒溫水浴鍋控制反應溫度 10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃進行實驗，考查不同反應溫度對減水劑分散性和分散保持性能的影響，試驗結果見圖 4。

由圖 4 可知，減水劑的分散性隨著反應溫度的升高呈現(xiàn)曲線變化。反應溫度在 25 ℃時，所得減水劑性能最佳，可使水泥初始靜凈漿流動度達到 280 mm，1 h 后保持在 270 mm。當溫度高于 25 ℃時，引發(fā)劑 E 分解速率較快，聚合速度太快，支鏈太多，殘余單體數(shù)量較多，聚合反應不完全。當溫度低于 20 ℃時，引發(fā)劑 E分解速率降低，聚合速度變慢，單體轉化率降低。

3． 5 投料方式對減水劑分散性能的影響 根據(jù)自由基聚合原理，投料方式的不同會影響大單體和丙烯酸的共聚傾向及大單體的轉化率。在25 ℃條件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)為4∶ 1，SAMS 的用量0． 3 mol，引發(fā)劑 E 用量0． 18%，反應時間2 h，此處主要考查了不同投料方式對減水劑分散性能的影響:(1)全混法:將 TPEG、SAMS、AA、引發(fā)劑 E 一次性投入三口燒瓶中，控制溫度進行反應 2 h。(2)半混法:將一定配比的 TPEG、SAMS、AA 投入三口燒瓶中，引發(fā)劑 E 混合均勻后連續(xù)滴加 2 h 進行反應。(3)分別滴加法:將一定配比的 TPEG、SAMS 投入三口燒瓶中，AA 及引發(fā)劑 E 分別同時以滴加加入。試驗結果見圖 5。

由圖 5 可知，相同條件下，采用分別滴加法所得減水劑流動度較大，初始凈漿流動度達到 280 mm。主要原因是全混法和半混法反應體系中，活性較大的單體先行聚合，剩余活性較小的單體聚合速率較低，使得產(chǎn)品中有效成分較少，且分子量不均勻。而分別滴加法有效的控制了活性較高的單體的加入速率，所得產(chǎn)品結構合適、分子量均勻，其凈漿的流動度及保留性比較理想。因此，試驗中采用分別滴加法。

3． 6 反應時間對減水劑分散性能的影響

在 25 ℃條件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)為 4∶ 1，SAMS 的用量 0． 3 mol，引發(fā)劑 E 用量 0． 18%，保持其他操作條件的相同情況下，考查不同反應時間對減水劑分散性和分散保持性能的影響，試驗結果見圖 6。

在聚合反應中，自由基聚合反應，一般不存在中間產(chǎn)物，反應體系除了生成一定分子量的聚合物，就是未反應的單體。隨著反應時間的增長，減水劑大分子鏈上接枝的不同官能團的數(shù)目隨之增加，反應程度也隨之增加，所得減水劑的流動度也隨之增大。由圖 6 可知，反應時間 2 h 時，所得減水劑性能最佳，可使凈漿度達到 280 mm。當反應時間超過 2 h，凈漿流動度基本保持不變，因此最佳反應時間為 2 h。

3． 7 采用最佳工藝制得的減水劑性能測定

在25 ℃條件下，n(SAMS)∶ n(AA)∶ n(TPEG2400)=0． 3∶ 4． 0∶ 1． 0，2 h 內(nèi)勻速滴加引發(fā)劑 E 及共聚單體AA 于 SAMS、TPEG 混合溶液中，共聚單體 AA 溶液先于引發(fā)劑 E 溶液滴加完畢，再用 w(NaOH)=40% 的水溶液中和，制得聚羧酸系減水劑。對此減水劑進行了水泥凈漿性能測試，在水灰比為 0． 29，摻量為 0． 18%條件下，水泥凈漿初始流動度為 280 mm，1 h 經(jīng)時流動度為 270 mm，減水率達到 29%。合成的聚羧酸減水劑在低摻量下表現(xiàn)出很好的分散性與分散保持性能，且減水效果較好。結論

(1)本文研究一種聚羧酸減水劑的低溫生產(chǎn)工藝，通過單因素實驗分析，得到最佳工藝條件:反應溫度25 ℃，n(SAMS)∶ n(AA)∶ n(TPEG)=0． 3∶ 4． 0∶ 1． 0，引發(fā)劑 E 用量為 0． 18%，反應時間 2 h;(2)采用最佳工藝條件合成得到的減水劑，在水灰比為 0． 29，摻量為 0． 18% 條件下水泥凈漿初始流動度為 280 mm，1 h 經(jīng)時流動度為 270 mm，具有較好的分散性與分散保持性能;(3)在混凝土中摻加采用最佳工藝制得的聚羧類減水劑，其減水率可達 27%，且強度越發(fā)穩(wěn)定。與國內(nèi)目前廣泛應用的聚羧酸類減水劑相比，該減水劑減水率高，保坍性好，合成工藝簡單，且聚合反應過程在室溫下即可完成，耗能更低，成本較低，具有良好的性價比和市場競爭力。

青島鼎昌新材料有限公司，是一家專業(yè)從事混凝土外加劑新材料的企業(yè)，集產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及技術服務于一體。公司生產(chǎn)廠位于美麗的青島膠州市，考慮全國客戶產(chǎn)品的使用便捷性，我司先后在廣東省東莞市、陜西省西安市、四川省廣漢市建立分庫房，營銷中心坐落于陜西省古城西安，業(yè)務面向全國，截止目前成交客戶的數(shù)量已近千家，遍及全國。公司憑借多年的外加劑從業(yè)經(jīng)驗以及強大的技術團隊支持，先后研發(fā)出一系列適應性強、綜合性價比高的混凝土外加劑產(chǎn)品，如：保塑劑系列、緩凝劑系列、改性引氣劑系列、阻泥劑系列、高效還原劑系列、抗泥型功能單體，在很大程度上解決了外加劑復配過程中坍損快、和易性差、流動性不好、易泌水等技術難題。

公司的持續(xù)發(fā)展，離不開廣大客戶對我司產(chǎn)品的不斷建議和信任驗證，應市場廣大客戶需求公司于2014年建立專業(yè)的工藝技術研發(fā)團隊，從事聚羧酸常溫合成研究工作，新型的聚羧酸常溫工藝解決了部分客戶和易性、坍損快等技術問題，簡化了材料及生產(chǎn)的復雜性同時達到了環(huán)保要求。

我公司將致力于以適應性廣泛的產(chǎn)品，先進的技術和完善的服務體系，與全國用戶通力合作，來滿足不同市場客戶的需求。竭誠歡迎各界朋友來電咨詢，洽談業(yè)務!

第三篇：反應溫度對聚羧酸性能的影響

反應溫度對聚羧酸性能的影響

本聚合反應是吸熱反應,聚合溫度影響了反應的進程及產(chǎn)物的性能。如果溫度選擇過低,則引發(fā)劑的半衰期過長,在一般的聚合時間內(nèi),引發(fā)劑殘留分率大,單體的轉化率就底;而溫度過高,則半衰期過短,早期即有大量分解,聚合后期將無足夠的引發(fā)劑來保持適當?shù)木酆纤俾?造成聚合產(chǎn)物的分子結構不均勻。同時溫度愈高,聚合速率愈大,同時聚合物分子量愈低[ 2 ]。聚合溫度對反應的影響如表1所示。

隨著溫度的升高,水泥凈漿分散性先增大,后隨之降低,100℃時所合成的減水劑對水泥凈漿分散性最差。這可能是因為一方面溫度升高,分子量減小,從而影響它對水泥凈漿流動度的保持,另一方面,主鏈上的側鏈因為是酯類化合物,在高溫下發(fā)生可逆反應,部分側鏈發(fā)生脫落從而造成分散性保持的降低。3.2 反應時間對減水劑性能的影響

隨著反應的進行,單體濃度逐步降低,聚合物濃度則相應提高,延長反應時間主要是為了提高轉化率,對產(chǎn)物性能的影響較小。反應時間對聚羧酸系減水劑的分散性能的影響如表2。如果聚合時反應時間較短,則共聚體系中單體的轉化率較低,溶液中還存在著一定的單體,這對于水泥凈漿流動度的保持不利。反應的時間越長,側鏈脫落的數(shù)目就越多,以致于難以“屏蔽”主鏈上的發(fā)揮減水作用的功能基團如羧基、磺酸基,從而引起水泥凈漿流動度保持能力的下降。

3.3 引發(fā)劑用量的影響

在聚合反應過程中,引發(fā)劑用量對產(chǎn)物的分子量大小、分子量分布和單體的轉化率有十分重要的影響。其中分子量的大小和分子量分布影響著減水率和混凝土的保坍性能單體;而單體轉化率關系到聚羧酸聚合物的產(chǎn)率和有效含量。具體數(shù)據(jù)如表3所示。

從表中可以看出,引發(fā)劑用量在2.5%時,凈漿流動度達到最大值,同時其經(jīng)時損失最小。

為,聚羧酸系減水劑的分散能力除了靜電斥力外,主要是通過其梳形結構提供了空間位阻效應,即水泥顆粒的表面被一種嵌段或接枝共聚物分散劑所穩(wěn)定,以防發(fā)生無規(guī)凝聚,同時聚羧酸分子中的羥基、羧基吸附在水化物的晶核上,延緩了結晶、水化硬化的速度,從而有利于混凝土的保坍性能[ 3 ]。

為了進一步比較合成產(chǎn)物的性能,將所合成的聚羧酸與國外的p s1聚羧酸減水劑、國內(nèi)p s2聚羧酸減水劑進行了混凝土性能試驗。

注:混凝土配合比/kg, C(水泥): S(砂子): G(石子)= 1: 2.04: 2.6通過混凝土試驗,自制的聚羧酸減水劑具有較好的使用性能,已經(jīng)到達或優(yōu)于國內(nèi)合成聚羧酸的水平,但比起國外的聚羧酸減水劑,還有一定的差距。根據(jù)以上的試驗分析,我們得出了最佳的合成工藝條件。4 結論

⑴當聚合條件為:反應溫度90℃,反應時間4h,引發(fā)劑用量2.5%時,合成出的聚羧酸具有最佳的使用效果。

⑵根據(jù)混凝土試驗,自制的聚羧酸減水劑已經(jīng)具有較好的使用效果,且部分性能已經(jīng)優(yōu)于國內(nèi)大多聚羧酸的水平。

⑶減水劑在水溶液下生產(chǎn),工藝條件溫和、無污染,符合環(huán)保發(fā)展方向,將有廣泛的發(fā)展前途。

第四篇：3種阻燃劑對聚乙烯基木塑地板性能的影響研究論文

木塑復合材料(簡稱WPC)是一種新型的環(huán)保材料，相比較塑料具有更好的拉伸強度、抗彎強度和耐蠕變性等，相比較木材具有更好的尺寸穩(wěn)定性、加工性和可回收利用等，主要應用于鋪板、欄桿、鐵道枕木、汽車產(chǎn)品等。由于植物纖維和塑料都是易燃物質(zhì)，故木塑復合材料不具備阻燃性，存在一定的安全隱患，限制了它在家具、室內(nèi)裝飾材料等領域的應用。因此，研究阻燃型木塑復合材料，可以拓展其應用領域，提高其市場價值，又可以保障人們的生命財產(chǎn)安全，具有重要的研究意義。目前，木塑復合材料研究包括木塑復合材料的界面改性、抗老化性、耐腐蝕性等。針對木塑復合材料阻燃，工業(yè)領域主要采用鹵系、磷系、膨脹阻燃劑以及無機氫氧化物等。國內(nèi)外已有對木塑復合材料的阻燃性進行研究，例如AbuBakar等研究膨脹阻燃劑對聚丙烯復合材料阻燃效果的影響，表明三聚氰胺有協(xié)同作用，比單獨使用聚磷酸胺(APP)可進一步提高聚丙烯/木粉(PP/WF)復合材料的的阻燃性。Graca等研究氫氧化鋁對聚乙烯/木粉(PE/WF)復合材料阻燃效果的影響，表明采用氫氧化鋁作為阻燃劑可以有效地提高木塑復合材料的阻燃性能,但是材料的耐久性降低。董吉等以聚磷酸胺(APP)、季戊四醇(PER)以及自制的成炭發(fā)泡劑(CFA)為膨脹體系，表明膨脹體系可以提高復合材料的氧指數(shù)與成炭性，提高材料的拉伸強度和彎曲強度。筆者為了研制成本低，綜合性能優(yōu)的木塑地板，在采用高速混煉和擠出成型工藝的基礎上，制備阻燃型木塑地板，研究3種阻燃劑(鹵素阻燃劑、無機阻燃劑和氮磷阻燃劑)對木塑地板的24.0h吸水率、彎曲破壞載荷、氧指數(shù)和煙密度等級的影響，探索工業(yè)化制備阻燃木塑地板的工藝參數(shù)，為實現(xiàn)阻燃木塑地板的工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎。

1實驗材料與方法

1.1實驗材料

橡膠木Heveaspp.木粉：產(chǎn)自云南西雙版納地區(qū)，由工廠加工所得，原料經(jīng)干燥至含水率為2.0%~3.0%，篩選至目數(shù)為60~100。聚乙烯：聚乙烯飲料瓶回收再造粒料，密度為0.92g·cm-3。阻燃劑：FRA十溴聯(lián)苯醚、FR-B氫氧化鋁、FR-C氮磷阻燃劑[m(聚磷酸銨)∶m(三聚氰胺)=3∶1]，山東濰坊遠東楊塑科技有限公司。

1.2實驗方案

將木粉(WF)，聚乙烯(PE)，阻燃劑(FR)，偶聯(lián)劑及其他添加劑按相應配方在高速混煉機中105~125℃條件下混合20min，轉速為1500r·min-1。將混料利用同向雙螺桿造粒機進行造粒，造粒時間為15~18min，溫度130~175℃，轉速為300r·min-1。再通過錐形雙螺桿擠出機擠出成型，并經(jīng)冷卻、截取獲得最終試件。

1.3性能測試

24.0h吸水率和彎曲破壞載荷按照國家標準GB/T24508-2009《木塑地板》測試;氧指數(shù)代表材料的難燃性，其值越高，表明材料越難燃;按照國家標準GB/T2406.2-2009《塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為》測試，試樣尺寸為80～150mm×10mm×4mm，樣本數(shù)為10~15個;煙密度按照國家標準GB/T8627-2007《建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗方法》測試，試樣尺寸為25mm×25mm×6mm，樣本數(shù)為3個。

2結果與分析

分別研究3種阻燃劑對木塑地板24.0h吸水率、彎曲破壞載荷、氧指數(shù)和煙密度等級的影響。

2.1阻燃劑對24.0h吸水率影響

由圖1可知：阻燃處理的木塑地板與未阻燃處理的對照試件相比，其24.0h吸水率有明顯上升，其中添加氮磷阻燃劑木塑地板的24.0h吸水率最大為2.32%，相比較對照試件上升了152.0%，但仍滿足國家標準GB/T24508-2009《木塑地板》基于不發(fā)泡木塑地板吸水率(<3.0%)的要求。

2.2阻燃劑對彎曲破壞載荷影響

阻燃處理的木塑地板與未阻燃處理的對照試件相比，其彎曲破壞載荷都有明顯的降低，這是由于添加3種阻燃劑后，一部分的阻燃劑覆蓋在相容劑馬來酸酐接枝PP的表面上，影響了木粉與塑料之間的界面結合，從而影響了木塑地板的力學性能。其中添加3種阻燃劑，木塑地板的彎曲破壞載荷下降幅度為10.5%~27.4%，添加FR-A十溴聯(lián)苯醚的木塑地板的彎曲破壞載荷最小為4622N，相對于對照試件下降了27.4%，但仍遠滿足國家標準GB/T24508-2009《木塑地板》對公共場合素面木塑地板彎曲破壞載荷(>2500N)的要求。

2.3阻燃劑對氧指數(shù)影響

對照試件的氧指數(shù)為20.37，說明木塑地板為易燃材料。與對照試件相比，添加3種阻燃劑能顯著提高木塑地板的氧指數(shù)。其中添加FR-C氮磷阻燃劑的木塑材料氧指數(shù)最高，相比較對照試件提高了34.4%。這是由于聚磷酸銨(APP)分解脫氨產(chǎn)生聚酸胺，由于木粉中含有大量的纖維素、半纖維素含碳的多羥基化合物，在聚磷酸的催化下脫水成炭，在木塑復合材料表面形成致密的炭化保護層，其次三聚氰胺(MEL)受熱釋放惰性氣體，減少可燃氣體，稀釋氧氣，在混合阻燃體系中起協(xié)效作用。添加FR-A十溴聯(lián)苯醚阻燃劑的木塑地板氧指數(shù)最小，但相比較對照試件提高了25.2%，說明添加阻燃劑能有效提高木塑地板的阻燃性。

2.4阻燃劑對煙密度等級影響

阻燃木塑地板煙密度等級測試結果顯示，煙密度等級越低說明抑煙效果越好。阻燃處理的木塑地板與未阻燃處理的對照試件相比，其煙密度等級呈現(xiàn)不同變化，說明木塑地板的煙密度等級受阻燃劑種類的影響。其中添加FR-A十溴聯(lián)苯醚的木塑地板煙密度等級最大為60.31，相比較對照試件提高了72.7%，說明鹵素阻燃劑的抑煙效果差，添加FR-B氫氧化鋁木塑地板的煙密度等級相比較對照試件有明顯的降低，下降幅度為24.9%，說明無機阻燃劑有一定的抑煙效果。這可能是由于無機阻燃劑在高溫下分解生成水能稀釋可燃性氣體，降低煙的濃度，從而降低煙密度等級。所有木塑地板煙密度等級均可滿足國家標準GB8624-2006《建筑材料及制品燃燒性分級》對B1級建筑材料煙密度等級(<75.0)的要求。

3結論

添加3種阻燃劑木塑地板的24.0h吸水率、彎曲破壞載荷滿足國家標準GB/T24508-2009《木塑地板》的要求，其中添加氫氧化鋁木塑地板的24.0h吸水率最小為1.36%，添加氮磷阻燃劑木塑地板的彎曲破壞載荷最大為5698N。

添加3種阻燃劑木塑地板的氧指數(shù)有明顯的提高，其中添加氮磷阻燃劑木塑地板氧指數(shù)提高34.4%;木塑地板的煙密度等級呈現(xiàn)不同變化，說明木塑地板的煙密度等級受阻燃劑種類的影響。

綜合以上分析，我們可以初步確定工業(yè)化生產(chǎn)阻燃木塑地板是可行的，但木塑地板的煙密度等級有待降低，火災中的產(chǎn)煙毒性有待研究。