聚羧酸減水劑合成方法(聚羧酸減水劑的合成工藝是什么)
1.聚羧酸減水劑的合成工藝是什么
1.2 試驗過程1.2.1 PC減水劑的合成將丙烯酸、引發(fā)劑緩慢滴加（1~1.5h滴完）到溫度為80±2℃條件下的甲基丙烯磺酸鈉溶液中，攪拌讓其反應(yīng)7h，生成一定分子量的主鏈MAS-AA。
在制得的聚合物MAS-AA中加入聚乙二醇與酯化催化劑，在溫度為100±5℃條件下攪拌讓其反應(yīng)10h，待反應(yīng)完成后，加入適量水溶解，用氫氧化鈉中和到pH=7，得到一定濃度（30%）的聚羧酸系減水劑溶液。1.2.2 不飽和單體含量測定在溴化鈉飽和的甲醇溶液中，加入溴后即得到三溴絡(luò)合物（溴合溴化鈉），在過量的三溴絡(luò)合物中，加入碘化鉀釋出碘，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋出的碘，從而可以計算樣品含雙鍵的濃度。
在丙烯酸與甲基丙烯磺酸鈉聚合過程中，取少量的溶液測定不飽和單體的余留濃度。1.2.3 酯化酸值的測定在MAS-AA與聚乙二醇酯化過程中通過測定單位質(zhì)量酯化反應(yīng)物消耗標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液的體積來確定酯化反應(yīng)物中H+的濃度，從而說明酯化進(jìn)行的程度。
1.2.4水泥凈漿流動度及流動度損失 稱取水泥300g，量取水87g，采用截錐圓模（Φ上=36mm，Φ下 B>=64mm,h=60mm）測定摻減水劑的凈漿流動度及60min的凈漿流動度損失。減水劑的摻入量均以固含量計算。
1.2.5 紅外光譜分析樣品以丙酮與異丙醇沉淀聚合物，過濾干燥后用KBR晶片涂膜制樣，采用PE580B型紅外光譜儀測定。2 結(jié)果與討論2.1溫度對聚合反應(yīng)中雙鍵余留濃度的影響高性能減水劑的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計趨向是在高分子主鏈或側(cè)鏈上引入強(qiáng)極性基團(tuán)羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基等。
第一步丙烯酸與甲基丙烯磺酸鈉聚合過程中最主要是合成高分子主鏈，同時引入強(qiáng)極性基團(tuán)羧基、磺酸基。共聚過程中溫度對體系達(dá)到平衡所用時間及雙鍵的平衡濃度有很大的影響。
而雙鍵余留濃度越高，極性基團(tuán)的接枝率越低；反之極性基團(tuán)的接枝率越高。如圖1所示當(dāng)溫度為70℃時，反應(yīng)8小時達(dá)到平衡，平衡時雙鍵余留濃度0.043mmol/g；當(dāng)然溫度升高為80℃時，反應(yīng)7小時可以達(dá)到平衡，平衡時雙鍵余留濃度降低為0.025mmol/g，當(dāng)溫度升高到90℃時，反應(yīng)平衡時間大約為6h，平衡時雙鍵余留濃度仍為0.025mmol/g；如果溫度較低，引發(fā)劑引發(fā)效率低，反應(yīng)速度慢，達(dá)到平衡所用時間長，雙鍵余留濃度較高，聚合轉(zhuǎn)化率較低，極性基團(tuán)的接枝率亦低；溫度過高反應(yīng)劇烈，不易控制；綜合考慮溫度控制在80℃左右比較適合。
2.2酯化反應(yīng)中聚乙二醇投入量對水泥凈漿流動度的影響高性能減水劑的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計趨向通過調(diào)節(jié)極性基與非極性基團(tuán)比例和聚合物分子量增大減水性。通過酯化反應(yīng)在MAS-AA上接枝聚乙二醇側(cè)鏈時，聚乙二醇的用對水泥凈漿流動度有很大的影響。
圖2為第二步酯化聚乙二醇與第一步聚合丙烯酸的摩爾比與水泥凈漿流動度的關(guān)系。當(dāng)聚乙二醇用量較少時，酯化接枝聚乙二醇側(cè)鏈較少， 聚乙二醇側(cè)鏈不能有效的發(fā)揮立體位阻作用而提高分散性；當(dāng)聚乙二醇用量較多時，聚乙二醇不能完全反應(yīng)，減水劑中含有較多過量的聚乙二醇，降低減水劑的有效成份，影響減水劑的性能；綜合考慮聚乙二醇與丙烯酸的摩爾比為0.5比較合適。
2.3 酯化溫度、時間對酯化反應(yīng)物酸值的影響第二步酯化反應(yīng)中，聚乙二醇的OH與MAS—AA主鏈上的COOH在酸性催化劑的作用下酯化脫水。在反應(yīng)中，COOH過量，聚乙二醇的兩個OH有可能同時酯化，導(dǎo)致減水劑分子結(jié)構(gòu)破壞。
為了提高酯化率，防止雙酯的生成，應(yīng)該嚴(yán)格控制溫度和反應(yīng)時間。如圖3所示，當(dāng)溫度80℃左右時，反應(yīng)速度較慢，反應(yīng)時間較長，12h才能達(dá)到平衡，且平衡時H+濃度較高約為1.1mmol/g；當(dāng)溫度為100℃時，10h能達(dá)到平衡，且平衡濃度約為1.0mmol/g；溫度為120℃反應(yīng)6h以后會交聯(lián)，且不溶于水，聚乙二醇形成雙酯分子量過高。
綜合考慮，在100℃反應(yīng)10h比較合適。
2.聚羧酸減水劑的合成工藝是什么
1.2 試驗過程1.2.1 PC減水劑的合成將丙烯酸、引發(fā)劑緩慢滴加（1~1.5h滴完）到溫度為80±2℃條件下的甲基丙烯磺酸鈉溶液中，攪拌讓其反應(yīng)7h，生成一定分子量的主鏈MAS-AA。
在制得的聚合物MAS-AA中加入聚乙二醇與酯化催化劑，在溫度為100±5℃條件下攪拌讓其反應(yīng)10h，待反應(yīng)完成后，加入適量水溶解，用氫氧化鈉中和到pH=7，得到一定濃度（30%）的聚羧酸系減水劑溶液。1.2.2 不飽和單體含量測定在溴化鈉飽和的甲醇溶液中，加入溴后即得到三溴絡(luò)合物（溴合溴化鈉），在過量的三溴絡(luò)合物中，加入碘化鉀釋出碘，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋出的碘，從而可以計算樣品含雙鍵的濃度。
在丙烯酸與甲基丙烯磺酸鈉聚合過程中，取少量的溶液測定不飽和單體的余留濃度。1.2.3 酯化酸值的測定在MAS-AA與聚乙二醇酯化過程中通過測定單位質(zhì)量酯化反應(yīng)物消耗標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液的體積來確定酯化反應(yīng)物中H+的濃度，從而說明酯化進(jìn)行的程度。
1.2.4水泥凈漿流動度及流動度損失 稱取水泥300g，量取水87g，采用截錐圓模（Φ上=36mm，Φ下 B>=64mm,h=60mm）測定摻減水劑的凈漿流動度及60min的凈漿流動度損失。減水劑的摻入量均以固含量計算。
1.2.5 紅外光譜分析樣品以丙酮與異丙醇沉淀聚合物，過濾干燥后用KBR晶片涂膜制樣，采用PE580B型紅外光譜儀測定。2 結(jié)果與討論2.1溫度對聚合反應(yīng)中雙鍵余留濃度的影響高性能減水劑的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計趨向是在高分子主鏈或側(cè)鏈上引入強(qiáng)極性基團(tuán)羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基等。
第一步丙烯酸與甲基丙烯磺酸鈉聚合過程中最主要是合成高分子主鏈，同時引入強(qiáng)極性基團(tuán)羧基、磺酸基。共聚過程中溫度對體系達(dá)到平衡所用時間及雙鍵的平衡濃度有很大的影響。
而雙鍵余留濃度越高，極性基團(tuán)的接枝率越低；反之極性基團(tuán)的接枝率越高。如圖1所示當(dāng)溫度為70℃時，反應(yīng)8小時達(dá)到平衡，平衡時雙鍵余留濃度0.043mmol/g；當(dāng)然溫度升高為80℃時，反應(yīng)7小時可以達(dá)到平衡，平衡時雙鍵余留濃度降低為0.025mmol/g，當(dāng)溫度升高到90℃時，反應(yīng)平衡時間大約為6h，平衡時雙鍵余留濃度仍為0.025mmol/g；如果溫度較低，引發(fā)劑引發(fā)效率低，反應(yīng)速度慢，達(dá)到平衡所用時間長，雙鍵余留濃度較高，聚合轉(zhuǎn)化率較低，極性基團(tuán)的接枝率亦低；溫度過高反應(yīng)劇烈，不易控制；綜合考慮溫度控制在80℃左右比較適合。
2.2酯化反應(yīng)中聚乙二醇投入量對水泥凈漿流動度的影響高性能減水劑的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計趨向通過調(diào)節(jié)極性基與非極性基團(tuán)比例和聚合物分子量增大減水性。通過酯化反應(yīng)在MAS-AA上接枝聚乙二醇側(cè)鏈時，聚乙二醇的用對水泥凈漿流動度有很大的影響。
圖2為第二步酯化聚乙二醇與第一步聚合丙烯酸的摩爾比與水泥凈漿流動度的關(guān)系。當(dāng)聚乙二醇用量較少時，酯化接枝聚乙二醇側(cè)鏈較少， 聚乙二醇側(cè)鏈不能有效的發(fā)揮立體位阻作用而提高分散性；當(dāng)聚乙二醇用量較多時，聚乙二醇不能完全反應(yīng)，減水劑中含有較多過量的聚乙二醇，降低減水劑的有效成份，影響減水劑的性能；綜合考慮聚乙二醇與丙烯酸的摩爾比為0.5比較合適。
2.3 酯化溫度、時間對酯化反應(yīng)物酸值的影響第二步酯化反應(yīng)中，聚乙二醇的OH與MAS—AA主鏈上的COOH在酸性催化劑的作用下酯化脫水。在反應(yīng)中，COOH過量，聚乙二醇的兩個OH有可能同時酯化，導(dǎo)致減水劑分子結(jié)構(gòu)破壞。
為了提高酯化率，防止雙酯的生成，應(yīng)該嚴(yán)格控制溫度和反應(yīng)時間。如圖3所示，當(dāng)溫度80℃左右時，反應(yīng)速度較慢，反應(yīng)時間較長，12h才能達(dá)到平衡，且平衡時H+濃度較高約為1.1mmol/g；當(dāng)溫度為100℃時，10h能達(dá)到平衡，且平衡濃度約為1.0mmol/g；溫度為120℃反應(yīng)6h以后會交聯(lián)，且不溶于水，聚乙二醇形成雙酯分子量過高。
綜合考慮，在100℃反應(yīng)10h比較合適。
3.聚羧酸減水劑合成的原料有哪些
聚羧酸（鹽）減水劑的分子是通過“分子設(shè)計”人為形成的“梳狀”或“樹枝狀”結(jié)構(gòu)，及在分子主鏈上接有許多個有一定長度和剛度的支鏈（側(cè)鏈）。
在主鏈上也有能使水泥顆粒帶電的磺酸鹽或其它基團(tuán)，可以起到傳統(tǒng)減水劑的作用，更重要的是一旦主鏈吸附在水泥顆粒表面后，支鏈與其它顆粒表面的支鏈形成立體交叉，阻礙了顆粒相互接近，從而達(dá)到分散（即減水）作用。這種空間位阻作用不以時間延長而弱化，因此，聚羧酸減水劑的分散作用更為持久。
聚羧酸減水劑由人工設(shè)計的分子結(jié)構(gòu)，它的有效成分比例高，分子量范圍集中，因此，聚羧酸減水劑相比其他減水劑不僅減水率高，坍落度保持就，而且摻量更小。 由于聚羧酸減水劑具有很高的技術(shù)優(yōu)勢，成為正在全世界范圍內(nèi)發(fā)展的新一代減水劑的代表性品種。
日本在商品砼中，聚羧酸減水劑已經(jīng)取代了萘系減水劑的地位。
