P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的研制及其性能

陈宝璠

(1.黎明职业大学土木建筑工程学院，泉州　362000；2.实用化工材料福建省高等学校应用技术工程中心，泉州　362000)



P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的研制及其性能

陈宝璠1,2

(1.黎明职业大学土木建筑工程学院，泉州362000；2.实用化工材料福建省高等学校应用技术工程中心，泉州362000)

以阴、阳离子功能性单体(AA、DMC)与聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯大分子单体(MPEGAA)主要原料，采用水溶液自由基聚合法，合成了一种P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂。通过FTIR、1H NMR分析了所合成两性型聚羧酸超塑化剂分子结构，结果表明已得到预期结构的P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂。同时，研究了水泥净浆流动度及聚合反应转化率随n(AA)∶n(DMC)∶n(MPEGAA)、引发剂用量w(K2S2O8)(以占单体总质量计，下同)，聚合反应温度Tcr，反应恒温时间tcr的变化规律，结果表明：n(AA)∶n(DMC)∶n(MPEGAA)=0.50∶0.10∶0.25，w(K2S2O8)=5.0%，tcr=60 ℃，tcr=3 h是制备P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的最佳工艺条件。并测定了添加质量分数为2.0%的两性型聚羧酸超塑化剂混凝土性能，结果显示：以最佳合成工艺条件制得的P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂，在混凝土中具有优越分散保持性能和较高早期强度性能。

P(AA-co-DMC)/MPEGAA； 两性； 聚羧酸超塑化剂； 性能

1　引　言

两性型聚羧酸超塑化剂由于在高性能混凝土中以其掺量较低就具有较强的分散性能、优越的保坍性能以及较高的早强性能等特点而备受国内外科技工作者的关注。早在1991年，日本Nippon shokubai公司[1]最先研发并报道了两性型聚羧酸高效减水剂，研究表明其表面活性高于阴离子聚羧酸减水剂[2]。2002年，德国Sika公司[3]在其专利报道中认为，水溶性两性型聚羧酸高效减水剂尤其适合作为超高性能混凝土的化学外加剂。2007年，中国台湾学者Hsu[4]合成了一种两性塑化剂，研究表明两性塑化剂不仅能够很好地改善水泥浆的流动性，同时还可以很好地提高混凝土抗压抗折强度。2005年，国内冉千平等[5]以马来酸酐为阴离子单体，以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为阳离子单体，合成了一种两性混凝土超塑化剂，研究表明该塑化剂与矿物掺合料具有较强的适应性和优异的保坍性，同时能够有效降低水泥早期水化速率和放热量，并不延缓水泥正常凝结时间[6,7]。这些年来，已有一些研究人员正逐步重视了这方面的研究，并取得了一定成果和发表了一些专利。

以丙烯酸阴离子单体(AA)、阳离子功能性单体(DMC)[8]和聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPEGAA)大分子单体[9]为主要原料，本文采用水溶液自由基聚合法研究了一种P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的合成，重点探讨了合成工艺条件和合成工艺参数对聚合反应转化率和水泥净浆流动度的影响，并用傅里叶红外光谱和核磁共振氢谱对P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂结构进行表征。

2　实　验

2.1主要原料与仪器

阴离子单体(丙烯酸，AA，分析纯，上海展云化工有限公司)；阳离子功能性单体(DMC，自制[8])；聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯大分子单体(MPEGAA，自制[9])；过硫酸钾(K2S2O8，分析纯，引发剂，天津致远化学试剂有限公司)；氢氧化钾(KOH，分析纯，天津明洋化工有限公司)；水泥(C，P·O 42.5R普通硅酸盐水泥，南安红狮水泥有限公司)；S95高炉矿渣粉(GBFS，南京南钢嘉华新型建材有限公司)；Ⅰ级粉煤灰(FA，福州三友兄弟非金属有限公司)；粗骨料(NA，当地石灰岩碎石)；细骨料(S，当地天然河砂)。Bruker Vertex 80V傅里叶变换红外光谱仪(德国Bruker公司)；PicoSpin 80核磁共振波谱仪(美国Thermo Fisher Scientific公司)。

2.2主要原料与仪器

P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂是以AA、DMC和MPEGAA为主要反应单体，在n(AA)∶n(DMC)∶n(MPEGAA)=0.50∶0.10∶0.25，K2S2O8引发剂作用下，采用水溶液自由基聚合反应制备而成。具体制备过程为：配制质量分数均为30%的AA、DMC和MPEGAA单体溶液备用。在四口圆底烧瓶中，按摩尔比为5.0∶2.5加入预先配制的AA和MPEGAA单体溶液，开启搅拌，通氮去氧，加热升温，当温度升至60 ℃时，匀速滴加0.1 mol预先配制的DMC单体溶液和质量分数为5.0%(以占聚合单体总质量计)的引发剂溶液，在N2保护下，恒温反应3 h，冷却后用质量分数w(KOH)=30%的KOH溶液调节pH=7出料，即得浅棕色透明的P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂粗产品溶液。将粗产品溶液再经沉淀、洗涤、过滤和干燥后可得纯度为92.5%的P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂精制产品，收率为91.8%。其聚合反应式及结构式如下：

2.3测试与表征

2.3.1红外光谱分析

取少量P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂精制试样烘干，与KBr粉末混合压片，通过傅里叶变换红外光谱仪对所制P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂分子结构进行表征。

2.3.2核磁共振氢谱分析

以DMSO-d6为溶剂，TMS为内标，采用核磁共振波谱仪对所制P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂干燥精制试样结构进行进一步的表征。

2.3.3水泥净浆性能测试

水泥净浆性能是根据国家标准GB/T 8077-2012进行测试的。其中，所制P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂精制试样掺量为0.20%(折固含量，以占水泥质量计，下同)。

2.3.4反应转化率测试

反应转化率的测试，包括合成反应前后双键含量的测定和反应转化率的计算。合成反应前后双键含量是参照国家标准GB/T 601-2002进行测定；反应转化率(δcr，%)是按式(1)进计算行：

(1)

其中：m1、m2表示反应前、反应后试样质量，g；V0、V1和V2则分别表示空白样、反应前和反应后试样所需的Na2S2O3标液体积，mL。

2.3.5混凝土性能测试

所制P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的减水性能和拌合物分散性能的测定，是参照国家标准GB 8076-2008和GB/T 50080-2011相关要求进行的，抗压性能则根据国家标准GB/T 50081-2002进行测定。其中，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂精制试样掺量为0.20%。

3　结果与讨论

3.1红外光谱分析

图1表示的是以AA、DMC和MPEGAA为主要反应单体，采用水溶液自由基聚合反应所制得P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂干燥精制试样的红外光谱图。

图1　P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型 聚羧酸超塑化剂的红外光谱图Fig.1　FTIR spectrum of P(AA-co-DMC)/MPEGAA

从图1可以看出，在波数3435、2878、1584、1354和1110 cm-1处出现了P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂特征吸收峰。其中，在3435 cm-1附近区域出现的峰是C-N+和-OH联合伸缩振动吸收峰。在2878 cm-1附近区域处对应的是P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂分子主、侧链上的-CH2-不对称伸缩吸收峰和P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂分子侧链末端的-CH3对称伸缩吸收峰。在1584和1110 cm-1处分别对应的是羧基上的C=O键和C-O键伸缩振动吸收峰。在1354 cm-1处则对应于聚氧乙烯基吸收峰。以上结果证明，在P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂分子结构上同时含有聚氧乙烯长侧链和阴、阳离子基团。

3.2核磁共振氢谱分析

图2描述的是以AA、DMC和MPEGAA为主要反应单体，采用水溶液自由基聚合反应所制得P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂精制试样的核磁共振谱图。

从图2可以看出，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂中δ3.603～3.766处为聚氧乙烯基的-CH2CH2O-上的质子峰和DMC的-CH2CH2-上的质子峰，δ3.416～3.556和δ3.322处分别为季铵基和聚氧乙烯基末端-CH3上的质子峰，δ2.340和δ1.240处分别为主链连接侧链DMC和主链连接羧基CH上的质子峰，δ1.146处为主链CH2上的质子峰。综上进一步证明了AA、DMC和MPEGAA已发生聚合反应，结果与红外光谱分析结果一致，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂为目标产物。

图2　P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型 聚羧酸超塑化剂的1H NMR谱图Fig.2　1H NMR spectrum of P(AA-co-DMC)/MPEGAA

图3　水泥净浆流动度及反应 转化率随n(AA)的变化规律Fig.3　Variation in the fluidity of cement paste and conversion rate of reaction with n(AA)

3.3AA用量对P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂性能的影响

图3是指在保持n(DMC)∶n(MPEGAA)=0.10∶0.25，引发剂用量w(K2S2O8)=5.0%(以占单体总质量计，下同)，聚合反应温度Tcr=60 ℃，反应恒温时间tcr=3 h不变情况下，单一改变AA摩尔数，研究了P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的流动度和反应转化率随n(AA)的变化规律。

从图3可以看出，n(AA)越大，所制P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后其流动度越大；但随着n(AA)的增大，其初始流动度和1.5 h后其流动度开始下降；当n(AA)=0.5 mol时，其分散性最好，且1.5 h后流动度基本与初始流动度保持在同一水平上。AA有强离子羧基基团，n(AA)越大，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂分子上的羧基所占比例相对增加，电荷密度相应提高，水泥颗粒表面对所制P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂分子的吸附量也提高，从而提高了所制P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后其流动度；但当n(AA)的进一步增大时，AA容易发生“自聚”，同时还使得所制P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂分子侧链上聚氧乙烯基相对含量减少，降低了空间位阻效应，使所制P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后其流动度下降。由图3还可知，n(AA)越大，有利于聚合平衡反应向正方向进行，反应转化率得到提高；但当n(AA)的继续增大时，提高了聚合反应体系黏度，对有效传质不利，而且AA容易发生“自聚”，导致反应转化率增幅降低。所以AA的摩尔数以n(AA)=0.50 mol为宜。

3.4DMC用量对P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂性能的影响

图4表示在保持n(AA)∶n(MPEGAA)=0.50∶0.25，引发剂用量w(K2S2O8)=5.0%，聚合反应温度Tcr=60 ℃，反应恒温时间tcr=3 h不变情况下，单一改变DMC摩尔数，探讨了P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的流动度和反应转化率随n(DMC)的变化规律。

从图4可以看出，n(DMC)越大，合成P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后其流动度越大；但随着n(DMC)的增大，合成P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后其流动度开始下降；当n(DMC)=0.10 mol时，合成P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后其流动度保持性最好。n(DMC)越大，合成P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂分子侧链上的阳离子季铵基数量相对增多，有利于带负电荷水泥颗粒表面(如C3S、C2S)对合成P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂分子吸附量的增加，从而提高了合成P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后其流动度；但随着n(DMC)的继续增大，受正负电荷相吸的影响，合成P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂分子上电荷密度下降，降低了带有正负电荷水泥颗粒表面对其分子上阴阳离子基团的吸附能力，使得合成P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂初始流动度和1.5 h后其流动度降低。由图4还可知，随着n(DMC)的增加，提高了阳离子功能性单体DMC空间位阻效应，降低了单体活性，使反应转化率有所降低。故DMC摩尔数以n(DMC)=0.10 mol为宜。

图4　水泥净浆流动度及反应 转化率随n(DMC)的变化规律Fig.4　Variation in the fluidity of cement paste and conversion rate of reaction with n(DMC)

图5　水泥净浆流动度及反应 转化率随n(MPEGAA)的变化规律Fig.5　Variation in the fluidity of cement paste and conversion rate of reaction with n(MPEGAA)

3.5MPEGAA用量对P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂性能的影响

图5描述在保持n(AA)∶n(DMC)=0.50∶0.10，引发剂用量w(K2S2O8)=5.0%，聚合反应温度Tcr=60 ℃，反应恒温时间tcr=3 h不变情况下，单一改变n(MPEGAA)，考究了P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的流动度和反应转化率随n(MPEGAA)的变化规律。

从图5可以看出，当n(MPEGAA)<0.25 mol时，随着n(MPEGAA)的增加，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后其流动度大幅增加；当n(MPEGAA)>0.25 mol时，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后其流动度开始下降；当n(MPEGAA)=0.25 mol时，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后其流动度最好，经时几乎无损失。随着n(MPEGAA)的增加，MPEGAA的空间位阻效应得以提高，可保证了P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后其流动度的大幅增加；但随着n(MPEGAA)的进一步增大，水泥颗粒表面对P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂分子的吸附量反而降低，不利P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂初始流动度和1.5 h后其流动度的提高；同时，由于P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂分子上的正负电荷相吸，导致电荷密度下降，从而降低了水泥颗粒表面对P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的吸附量，使得P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂初始流动度和1.5 h后其流动度呈现下降趋势。由图5还可知，随着n(MPEGAA)的增加，反应转化率呈现先升后降变化趋势。n(MPEGAA)越大，反应体系黏度越高，有效传质受阻；而且，n(MPEGAA)越大，MPEGAA容易发生“自聚”，导致反应转化率不增反降。故n(MPEGAA)以n(MPEGAA)=0.25 mol为宜。

3.6引发剂用量对P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂性能的影响

图6是指在保持n(AA)∶n(DMC)∶n(MPEGAA)=0.50∶0.10∶0.25，聚合反应温度Tcr=60 ℃，反应恒温时间tcr=3 h不变情况下，单一改变引发剂用量w(K2S2O8)，探索了P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的流动度和反应转化率随w(K2S2O8)的变化规律。

从图6可以看出，随着w(K2S2O8)的增加，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后其流动度增大，当w(K2S2O8)增加超过5.0%后，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的流动性和流动度保持性变差。w(K2S2O8)直接影响聚合速度和P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的相对分子质量。若w(K2S2O8)过少，聚合慢，反应不完全，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的相对分子质量过小，空间位阻效应低，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的流动性和流动度保持性差；若w(K2S2O8)过多，链终止速度加快，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的相对分子质量相应减小，不利于P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的流动性和流动度保持性的提高。由图6还可知，随着w(K2S2O8)的增加，反应转化率呈现先高后趋平稳的变化规律，这主要归因于自动加速效应的影响。故引发剂用量以w(K2S2O8)=5.0%为宜。

图6　水泥净浆流动度及反应 转化率随w(K2S2O8)的变化规律Fig.6　Variation in the fluidity of cement paste and conversion rate of reaction with w(K2S2O8)

图7　水泥净浆流动度及反应 转化率随Tcr的变化规律Fig.7　Variation in the fluidity of cement paste and conversion rate of reaction with Tcr

3.7聚合反应温度对P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂性能的影响

图7表示在保持n(AA)∶n(DMC)∶n(MPEGAA)=0.50∶0.10∶0.25，引发剂用量w(K2S2O8)=5.0%，反应恒温时间tcr=3 h不变情况下，单一改变聚合反应温度Tcr，探究了P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的流动度和反应转化率随Tcr的变化规律。

从图7可以看出，Tcr越高，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后其流动度越高；当Tcr提升到60 ℃时，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后流动度保持性达到最好，随后变差。若tcr过低，降低了引发剂的分解速度，溶剂中自由基数量过少，生成P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的相对分子质量越大；若Tcr越高，单体相对活性越高，聚合速度越快，容易发生过度聚合[10]；而且若Tcr越高，还加快了引发剂的分解，生成P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的相对分子质量越小。相对分子质量过大或过小，都不利于P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后流动度保持性的提高。由图7还可知，反应转化率随着Tcr的提升而增大的变化趋势。Tcr越高，引发剂分解速度越快，溶剂中自由基浓度越高，聚合越快，反应转化率越高。因此，聚合反应温度以Tcr=60 ℃为宜。

3.8反应恒温时间对P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂性能的影响

图8描述在保持n(AA)∶n(DMC)∶n(MPEGAA)=0.50∶0.10∶0.25，引发剂用量w(K2S2O8)=5.0%，聚合反应温度Tcr=60 ℃不变情况下，单一改变反应恒温时间tcr，考察了P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的流动度和反应转化率随tcr的变化规律。

图8　水泥净浆流动度及反应 转化率随tcr的变化规律Fig.8　Variation in the fluidity of cement paste and conversion rate of reaction with tcr

从图8可以看出，tcr越长，所制P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的初始流动度和1.5 h后流动度越大，反应转化率越高；过了3 h后，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂初始流动度和1.5 h后流动度的提升不高，反应转化率变化不大。可见，反应恒温时间以tcr=3 h为宜。

3.9混凝土性能测试

对所制P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂进行混凝土减水率、拌合物分散性以及不同龄期抗压强度测试，结果如表1所示。其中，混凝土配合比为mC∶mGBFS∶mFA∶mS∶mNA=370∶65∶55∶728∶1045(kg/m3)，测试时混凝土体积取60 L。P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂和市售减水剂掺量均为0.20%。

从表1可以看出，采用最佳合成工艺参数，即n(AA)∶n(DMC)∶n(MPEGAA)=0.50∶0.10∶0.25，w(K2S2O8)=5.0%，Tcr=60 ℃，tcr=3 h，以此制得P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂，对该P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂进行混凝土性能测试结果表明，混凝土减水率高达42.5%，具有较高的减水性能；混凝土拌合物的初始坍落度可达225 mm，具有优越的分散性能，其1.5 h后坍落度保持在214 mm，表明混凝土拌合物坍落度几乎无损失；标准养护3 d龄期混凝土抗压强度比可达182%，标准养护28 d龄期混凝土抗压强度比仍然保持在153%，说明混凝土早后期抗压强度有不同程度的提高。由此可见，在最佳合成工艺条件制得的P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂在掺量较低情况下就具有良好的减水性能、优越的坍落度保持性和较高的早强性能。

表1　混凝土性能测试结果

4　结　论

(1) 以AA、DMC和MPEGAA为主要单体，采用水溶液聚合反应所制得P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂。从FTIR和1H NMR分析表明，P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂分子上同时含有聚氧乙烯长侧链和阴、阳离子基团；

(2) P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的最佳合成工艺参数为：n(AA)∶n(DMC)∶n(MPEGAA)=0.50∶0.10∶0.25，w(K2S2O8)=5.0%，Tcr=60 ℃，tcr=3 h；

(3) 由最佳合成工艺条件制得P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂在掺量仅为0.20%时就具有良好的减水性能、优越的坍落度保持性和较高的早期抗压强度性能。此时，混凝土减水率为42.5%，混凝土拌合物初始坍落度为225 mm，1.5 h后坍落度保持在214 mm，3 d和28 d龄期抗压强度比分别达到182%和153%。

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Preparation and Performance of P(AA-co-DMC)/MPEGAA Amphoteric Polycarboxylate Superplasticizer

CHENBao-fan1,2

(1.College of Civil Engineering, Liming Vocational University,Quanzhou 362000,China;2.Applied Technology Engineering Center of Fujian Provincial High Education for Practical Chemical Material,Quanzhou 362000,China)

A P(AA-co-DMC)/MPEGAA amphoteric polycarboxylate superplasticizer was developed with anionic functional monomer (AA), cationic functional monomer (DMC), and methoxyl polyethylene glycol acrylate (MPEGAA) by radical polymerization in water solution. The molecular structure of amphoteric polymer was analyzed by FTIR and1H NMR. The results show that the P(AA-co-DMC)/MPEGAA amphoteric polycarboxylate superplasticizer with proleptic structure is obtained assuredly. In the meantime, The effects of mole ratio of AA to DMC to MPEGAA 〔n(AA)∶n(DMC)∶n(MPEGAA)〕, dosage of initiator 〔w(K2S2O8)〕, polymerization temperature (Tcr) and constant temperature time (tcr) on polymerization were studied with the fluidity of cement paste and conversion rate of reaction as measurement index. The results show that the proper technologic conditions for the preparation of P(AA-co-DMC)/MPEGAA amphoteric polycarboxylate superplasticize are as follow:n(AA)∶n(DMC):n(MPEGAA) is 0.50∶0.10∶0.25,w(K2S2O8) is 5.0% according to the total mass of monomers,Tcris 60 ℃ and tc is 3 h. The performance of concrete were measured when the dosage of P(AA-co-DMC)/MPEGAA amphoteric polycarboxylate superplasticize is 0.20% (by mass). The results show that the P(AA-co-DMC)/MPEGAA amphoteric polycarboxylate superplasticize has good dispersion retentivity and high early strength.

P(AA-co-DMC)/MPEGAA;amphoteric;polycarboxylate superplasticizer;performance

福建省自然科学基金资助项目(2016J01276)；泉州市科技计划重点项目(2013Z47，2013Z158)

陈宝璠(1965-)，男，教授.主要从事高性能混凝土外加剂等方面研究.

TQ172

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1001-1625(2016)07-2114-07