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330 mm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..Wuhan 430205,
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 as 330 mm and no slump loss occurs within 60-120 min at the dosage of 0.16% and the water to cement ratio of 0.29.
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4 h。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@163.com.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@
163.com 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,5-31.5 mm
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 •蔡正华，等:基于
HPEG大单体常温合成高保坍型聚竣酸减水剂的研究
代、
第四代聚竣酸减水剂;硅灰
：94D,
四川郎天资源综合利用
有限责任公司。
1.2主要仪器设备
VWD 紫外检测器,Agilent-1100；色谱柱,SRT SEC-2000、
SRT SEC-500
、SRT SEC-100串联；水泥净浆搅拌机,
NJ-
160A,无锡建仪仪器机械有限公司;单卧轴试验室在搅拌机,
HJW-60,沈阳巨林检验仪器有限公司。
1.3合成方法
在装有搅拌器的500 mL四口烧瓶中加入一定量的 HPEG和去离子水，开动搅拌机搅拌以使大单体全部溶解, 加入双氧水继续搅拌，同时滴加已配制好的AA、AM、HEA 和MPA的混合水溶液和DBK水溶液。滴加结束后,继续保 温1 h,待反应产物冷却后，用氢氧化钠溶液中和至pH值=7, 制得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ZJ-H-0L1.4性能测试与表征1.4.1 GPC 分析聚合产物的分子质量及其分布测试采用凝胶渗透色谱 法，标样选用已知分子质量的聚乙二醇。色谱采用Agilent 1100 色谱系统，色谱柱采用 SRT SEC-2000.SRT SEC-500> SRT SEC-100串联，检测器为Agilent-1100 VWD紫外检测 器，检测波长为205 nm。流动相选用氯化钾的硼酸缓冲溶液, 流速为 0.4 mI7mino1.4.2匀质性测试减水剂的含固量、相对密度、pH值、表面张力、水泥净浆流 动度、碱含量:参照GB/I' 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试 验方渤进行测试，水灰比为029,减水剂掺量(折固)为0.16%o 1.4.3混凝土试验混凝土试验参照GB 8076-2008《混凝土外加剂》进行。2结果与讨论2.1合成减水剂的分子结构聚竣酸减水剂有2种分子结构:一种是以马来酸酹为主 链接枝不同的聚氧乙烯基(E0)或聚氧丙烯基(P0)支链;另外 一种是以(甲基)丙烯酸为主链接枝E0或P0支链㈤。根据 减水剂的吸附原理，可以通过分子结构的设计来控制聚竣酸 系减水剂在水泥颗粒和水化产物上的吸附速率，从而实现聚 竣酸减水剂逐渐发挥其分散作用。聚竣酸减水剂在水泥颗粒 上的吸附速率不仅取决于其分子结构、分子质量和分子形态， 还取决于分子主链官能团的类型和密度。高保坍型聚竣酸减 水剂的缓释机制都是运用了成酯、成酰胺的化学修饰手段达 到的。憎水的酯基、酰胺基不溶于水，但在碱性介质中可以逐 CH;—CII渐水解过多的丙烯酰胺会阻碍水泥的净浆流动度气基于HPEG大单体高保坍型聚竣酸减水剂分子结构设 计见图1。ch3卅F卜C = () COOH CH,I I0 —CH2CH2OH (CHlCHi—O片 CH,图1基于HPEG大单体高保坍型聚竣酸减水剂分子结构 本研究按"(AM) ：n (AA) ：n (HEA) ：n
(HPEG) -n (MPA)=
1.5：3.5：2.5：1 ：0.08, H2O2 用量为单体总质量的 0.45%, DBK 用
量为单体总质量的0.6%,反应在常温下进行，反应时间4 h, 合成基于HPEG大单体的高保坍型聚竣酸减水剂ZJ-H-0L
2.2合成减水剂的相对分子质量及其分布
合成减水剂的GPC检测结果如表1
所示。
表1 GPC
测定聚合物分子质量结果
减水剂编号MnPD1
ZJSS-O119 805.8948663.996
2.286
ZJSS-O221 775.0127915.308
2.751
ZJSS-O322 627.415
9487.3862.385
ZJSS-0426 045.62710 286.5832.532
ZJ-H-O120 041.936
5695.3503.519
从表1可以看出，高保坍型聚竣酸减水剂ZJ-H-01,由于
反应体系的温度具有一定的波动性，引发剂及单体聚合活性 也出现相应的变化，与中建其他型号的聚竣酸系列减水剂 (ZJSS-01、ZJSS-02、ZJSS-03、ZJSS-04)
相比,ZJ-H-01
的分子
质量分布更宽，适应性会增强。
2.3合成减水剂的性能
2.3.1匀质性(见表2)
表2合成减水剂的匀质性测试结果
名称含固量/%相对密度
pH值
ZJ-H-0139.85
1.056
8.5
2.3.2水泥净浆流动度(见图2)
■ ZJ-H-O1
0 30 60 90 120
时间/min
图2掺不同聚竣酸系列减水剂的水泥净浆经时流动度
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