高减水型聚羧酸减水剂的合成及性能研究

摘""""" 要：以聚醚大单体（609）和丙烯酸（AA）为主要原材料，在氧化还原引发体系下，采用水溶液自由基聚合的方法合成聚羧酸减水剂，控制单一变量，在不同条件下合成，测其净浆流动度和混凝土扩展度，最终得出最优配方。

关" 键" 词：合成；氧化还原引发体系；减水剂

中图分类号：TU528.042.2"" ""文献标识码： A"""" 文章编号： 1004-0935（2023）08-1133-03

高效减水剂已经成为现代新型建筑材料支柱产业的必需品之一。高效减水剂在提高高强混凝土的力学性能的同时，也能提供简易的施工工艺。据预测，外加剂将可能成为混凝土工艺性能的改善以及突破混凝土施工技术的关键点。由于萘系减水剂在近代使用实例中显现出一些比较难以解决的问"" 题点，混凝土坍塌度损失大、减水率很难提高，且生产其的原料一萘是炼焦工业的副产品，来源受钢铁工业的制约等，为此，20世纪80年代起，国内外就对非萘系减水剂进行了改进研究。聚羧酸减水剂以丰富石油化工产品为原料，以极高的减水率、极小的坍落度损失，在社会需求上大大增加。这也使得聚羧酸减水剂在现代社会发展里面有巨大的竞争力。

聚羧酸类减水剂在分子结构上具有可塑性，生产工艺可控的工艺多，高性能化的潜力大。我国在这方面的研究还处于起步阶段，与工业应用还存在较大差距。因此，学习国外技术和经验，结合我国自身特点，开发性能更好的聚羧酸减水剂迫在眉睫。为了优化单体配比、降低原料成本、简化生产工艺，本文对聚醚大单体和丙烯酸合成的高性能聚羧酸减水剂进行了研究。

1" 试验部分

1.1" 试验原料

1.1.1" 合成原材料

聚醚大单体（609），GR，武汉奥克化学有限公司；丙烯酸（AA），GR；E51，GR；双氧水，GR；硫酸亚铁，分析纯；巯基乙醇，AR；去离子水，"""" 自制。

1.1.2" 测试原材料

水泥，南方P.O42.5，湖南南方水泥公司；粗骨料，5～25 mm连续级配碎石；细骨料，机制砂，细度模数3.3。

1.2" 聚羧酸减水剂的合成

将电动搅拌器装置于四口烧瓶上，设置滴加仪以及温度计反应装置，将聚醚大单体、双氧水、硫酸亚铁、去离子水加入四口烧瓶中，之后开始搅拌，搅拌5 min后开始滴加A料（巯基乙醇和E51混合水溶液）和B料（AA水溶液），A料滴加时间为""" 45 min，B料滴加时间为35 min；AB料滴加完成后继续搅拌保温1 h。

1.3" 聚羧酸减水剂的性能测试与表征

净浆性能测试：参考《混凝土外加剂匀质性试验方法》（GB/T 8077—2012）进行测试，胶凝材料300 g，水82 g。

混凝土性能测试：参考《混凝土外加剂》（GB 8076—2008）对母液进行分析。

将混凝土强度等级设置为C30，混凝土配方如表1所示。

2" 结果与讨论

2.1" 酸醚比对减水剂性能的影响

在控制其他反应条件不变的情况下，改变AA用量调整酸醚比，考察不同酸醚比对减水剂性能的影响，结果见图1、图2。

由图1可知，净浆流动度呈现先增大后减小的趋势，而1 h后的流动度也为同样的规律。由图2可以看出，混凝土在酸醚比为3.68的前提下，状态最佳，表现出最佳的扩展度 。

2.2" 链转移剂用量对减水剂性能的影响

在酸醚比为3.65的条件下，固定其他条件不变，改变链转移剂的用量分别为0.26%、0.27%、0.28%、0.29%、0.30%，考察不同用量引发剂对减水剂性能的影响，结果见图3和图4。

由图3可以看出，链转移剂用量在0.28%净浆的初始流动度和1 h流动度达到最佳。链转移剂的加入过多会导致相对分子质量降低，从而使净浆流动度变小；链转移剂用量过少，溶液中自由基引发量较少，反应难以聚合，反应体系转化率低。由图4可知，链转移剂用量为0.28%时混凝土初始扩展度最优，跟净浆数据保持一致，确定型聚羧酸减水剂中链转移剂的用量为0.28%。

2.3" 氧化剂用量对减水剂性能的影响

在酸醚比为6.0、链转移剂用量为0.28%条件下，固定其他条件不变，只改变氧化剂用量分别为0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%，考察不同用量氧化剂对减水剂性能的影响，结果见图5和图6。

由图5和图6可以明显看出，氧化剂用量在0.7%～1.1%区间内，净浆流动度和混凝土扩展度基本保持不变，氧化剂用量为0.5%时，流动度和扩展度达到最佳。

2.4" 还原剂（E51）对减水剂的影响

还原剂（E51）对净浆流动度和适配扩展度的影响如图7、图8所示。

在酸醚比为6.0、链转移剂用量为0.28%、氧化剂用量为0.5%条件下，固定其他条件不变，只改变还原剂用量分别为 0.03%、0.05%、0.07%、0.09%、0.11%，评估还原剂对减水剂性能的影响，筛选出净浆初始大于200以上的母液进行混凝土适配。由图7和图8可以明显看出，还原剂用量在0.07%与0.09%时，合成母液存在很小的差异，但综合考虑到各个因素，控制成本，所以确定0.07%的掺量为最优配方。

3" 结 论

在酸醚比为6.0、链转移剂用量为0.28%、氧化剂用量为0.5%、还原剂（E51）用量为0.07%时合成出的聚羧酸减水剂综合性能最佳。

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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