VPEG型聚羧酸减水剂的研制

采用4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚(VPEG)为大单体,以双氧水(H_2O_2)/新型还原剂(F)为氧化还原体系,硫代乙醇酸为链转移剂合成了VPEG型聚羧酸减水剂PCE-1,探讨了合成温度及原材料配比对聚羧酸减水剂分散性的影响。结果表明,PCE-1的最佳制备工艺为:n(AA)∶n(VPEG-4000)=4.6∶1时,H_2O_2、新型还原剂、硫代乙醇酸用量分别为大单体VPEG质量的0.75%、0.2%、0.4%,合成温度15℃,滴加时间1.0 h。经测试验证,PCE-1的混凝土分散性和保坍性优于市售的VPEG型聚羧酸减水剂PCE-A和HPEG型聚羧酸减水剂PCE-B。     

基于双引发体系保坍型聚羧酸减水剂的合成工艺研究

选择高活性聚醚大单体TPEG和丙烯酸等小单体,通过氧化还原引发的自由基聚合反应合成保坍型聚羧酸系减水剂PCE-B。通过正交试验和单因素试验,研究PCE-B的最佳合成工艺,评价引发体系对合成减水剂性能的影响,并对合成减水剂进行凝胶渗透色谱分析及水泥净浆、混凝土试验。结果表明,PCE-B的最佳合成工艺为:酸醚比3,反应温度25℃,A料加入底料中的质量百分比为15%,链转移剂、吊白块、过硫酸铵和H_(2)O_(2)用量分别为TPEG质量的1.0%、0.75%、0.3%、0.6%,A料、B料滴加时间分别为120、130min。合成的PCE-B具有优异的分散性和分散保持性,且对混凝土28 d抗压强度无影响。     

超高浓度聚羧酸系减水剂的制备研究

通过实验对反应温度、反应时间、链转移剂、引发体系等因素对超高浓度聚羧酸系减水剂分散性能的影响进行了研究。结果表明,使用维生素C-双氧水氧化还原引发体系[n(H2O2)∶n(Vc)=4∶1],H2O2用量为大单体的1.5%,磷酸三钠用量为大单体的1.2%,SMAS用量为大单体的6%,在室温(20～40℃)条件下反应3 h,合成的超高浓度(质量浓度80%)聚羧酸系减水剂的分散性能优良。当减水剂折固掺量为0.20%、水灰比为0.29时,水泥净浆流动度可达285 mm,60 min净浆流动度为288 mm,120 min净浆流动度为282 mm,流动度经时损失小;同时其混凝土应用性能良好,减水率达30%。     

缓释型聚羧酸减水剂的低温制备工艺

以异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG)、丙烯酸(AA)为主要聚合单体,甲基丙烯酸羟乙酯(HEA)部分取代AA,巯基丙酸(MPA)为链转移剂,通过双氧水(H_2O_2)-抗坏血酸(Vc)引发,采用一步合成方法 ,在低温条件下制备了一种缓释型聚羧酸减水剂。研究分析了反应温度、酸醚比、HEA取代量、MPA用量、H_2O_2与Vc摩尔比、滴加时间等因素对合成减水剂产品性能的影响。利用正交试验,筛选出低温条件下较优的合成工艺:反应温度40℃,n(AA)∶n(HPEG)=4∶1,n(HEA)∶n(HPEG)=4.38:1,MPA用量(按HPEG单体质量分数计,下同)为0.65%,引发剂用量为1.17%,n(H_2O_2)∶n(Vc)=2.5∶1,滴加时间3h。当减水剂折固掺量为0.22%时,水泥初始净浆流动度达到280mm,0.5h后净浆流动度达到295mm,1h后净浆流动度达到302mm,相同掺量下与其他减水剂产品相比具有更好的分散性和分散保持性,且胶砂减水率达到37.5%。此外,通过傅里叶红外(FTIR)和热重分析(TGA)等手段对共聚物进行了表征。     

新型缓释型聚羧酸减水剂的合成及性能研究

通过以甲基烯丙基聚氧乙烯醚(TPEG),丙烯酸(AA)为主要原料合成缓释型聚羧酸减水剂,研究了反应温度、反应时间、酸醚比,以及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和不同引发剂的用量等因素对缓释型聚羧酸减水剂性能的影响.结果表明,缓释型聚羧酸减水剂最佳合成工艺为:n (AA)∶n (AMPS)∶n (AM)∶n (TPEG) =3.25:0.27:0.40:1.00,引发剂用量为TPEG总质量的0.25％,反应温度为70℃,滴加反应时间为4h.所合成的缓释型聚羧酸减水剂,在水灰比为0.29,掺量为0.4％的条件下,水泥初始净浆流动度达280 mm,净浆流动度损失较小,混凝土坍落度损失小,1h几乎无损失,2h损失30 mm,与其它缓释型聚羧酸减水剂相比具有更好的缓释效果.     

适用于硬石膏的聚羧酸系减水剂的合成研究

以甲基烯丙基聚氧乙烯醚(TPEG)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)为主要原料合成了聚羧酸系减水剂。通过正交实验研究了单体配比、引发剂用量等因素对聚羧酸系减水剂分散性能的影响。结果表明,最佳单体配比为:n(AA)∶n(TPEG)∶n(AMPS)=3∶1∶0.15,引发剂过硫酸铵(APS)用量为TPEG质量的0.25%。在最佳配比条件下,考察了反应时间和反应温度对聚羧酸系减水剂性能的影响。在70℃下反应5 h,减水剂对硬石膏的分散性能最佳,硬石膏的初始和2 h的净浆流动度分别为263 mm和255mm,表现出较好的缓凝效果。     

保坍型聚羧酸减水剂优化试验研究

文中以聚醚大单体(SPEG),丙烯酸(AA)为主要原料,n(SPEG):n(AA)=1:3.25合成保坍型聚羧酸减水剂,通过L_9(3~4)正交设计研究了反应温度、反应时间、缓释剂用量对保坍型聚羧酸减水剂性能的影响。结果表明,反应温度为45℃,滴加反应时间为4.5h,缓释剂用量为SPEG质量的2.0%,所合成的保坍型聚羧酸减水剂,水泥初始净浆流动度达270mm,3h净浆损失15mm,2h混凝土坍落度损失小。     

固体聚羧酸系减水剂的制备及性能

直接采用固体合成的方法制备了一种聚羧酸系减水剂,通过对比试验研究了不同单体摩尔比及合成工艺对对产物水泥净浆流动度的影响,从而确定最佳合成条件为:单体摩尔比为n(AA)∶n(708)∶n(MAS)∶n(AM)=3.6∶1∶0.4∶0.3,复合引发剂用量为0.6%APS+0.2%V50(占单体的质量百分比),链转移剂TGB用量为单体总质量的0.5%,反应温度为65℃,反应时间为3 h。通过水泥净浆流动度、储存稳定性及混凝土试验表明,所制备的减水剂具有良好的储存稳定性及减水效果,减水率高于市场同类产品,而且便于储存,运输方便且成本大大降低。     

蔗糖基减水剂的合成及性能研究

以阳离子交换树脂催化水解蔗糖制备转化糖,在碱性条件下,以转化糖、丙酮和亚硫酸钠为原料,制备蔗糖基减水剂。以水泥净浆流动度为参考指标,研究了原材料配合比和反应工艺条件对产物分散性能的影响,并考察了该减水剂的应用性能。结果表明:蔗糖基改性减水剂的最佳合成工艺参数为:n(蔗糖)∶n(亚硫酸钠)∶n(丙酮)=1.5∶0.4∶1.0,p H值为13,反应时间3 h,反应温度90℃。在混凝土中减水剂掺量为0.3%时,对水泥净浆有缓凝作用,减水率为12.3%,3、7、28 d抗压强度比分别为114%、115%和115%,减水剂饱和掺量为0.9%。经红外光谱分析表明,减水剂分子结构上成功引入了磺酸基团。     

磺甲基苯酚-甲醛缩合物高效减水剂的合成及分散性能研究

研究了磺甲基苯酚-甲醛缩合物(SPF-3)的配方、合成工艺及其性能,讨论了磺化剂用量、甲醛与苯酚比例以及合成反应条件对SPF-3高效减水剂性能的影响。结果表明,n(苯酚)∶n(磺化剂)∶n(甲醛)=1∶0.6∶1.75,在90～100℃缩聚反应5～6h,所合成的SPF-3对水泥净浆的分散性最好。与传统萘系高效减水剂相比,该产品性能更为优良,是一种值得推广且具有良好使用前景的新型高效减水剂。     

聚羧酸减水剂的室温合成研究

采用过氧化叔丁醇(TBHP)与次硫酸氢钠甲醛(SFS)为引发体系,选用3种聚醚类大单体分别与丙烯酸(AA)进行自由基聚合,实现了室温合成聚羧酸高效减水剂(PCA)。单因素及正交试验优化合成工艺为:n(AA)∶n(聚醚大单体)=4∶1,巯基乙酸用量为单体总质量的0.45%,TBHP用量为单体总质量的0.18%,n(TBHP)∶n(SFS)=1∶1,反应温度25℃,反应时间2 h。TBHP-SFS室温引发体系与3种大单体均具有好的适应性,合成的3种PCA具有优异的性能。当3种PCA的折固掺量为0.2%、水灰比为0.29时,水泥净浆流动度均大于300 mm。     

阻锈型聚羧酸减水剂ZX-PCE的研制及其性能

通过分子设计,以精氨酸∶对甲苯磺酸∶甲基烯丙基聚氧乙烯醚=1.25∶2.5∶1的摩尔比进行酯化反应得到氨基磺酸羧酸酯封端聚醚大单体(HPEG-AT)混合物,再以HPEG-AT∶丙烯酸=1∶3.5摩尔比合成了阻锈型的聚羧酸减水剂ZX-PCE,通过净浆与混凝土性能及钢筋锈蚀性能试验进一步测定ZX-PCE有关性能。结果表明,掺阻锈型聚羧酸减水剂ZX-PCE的初始净浆流动度较小,但30 min后可以达到240 mm,水泥净浆流动性保持性能好;混凝土引气作用明显,含气量达5.0%,明显改善混凝土拌合物的和易性,混凝土28 d抗压强度比120%,混凝土各龄期强度显著提高;盐溶液中钢筋失重率明显减小,混凝土中的钢筋没有出现锈缓现象,对钢筋具有阻锈缓蚀的保护功能。     

一种聚羧酸保坍剂的应用研究

本文研究了一种聚羧酸保坍剂对水泥净浆与混凝土性能的影响.结果表明,与单掺减水剂C相比,将减水剂与保坍剂按1:1比例复配(外加剂A)使用,可抑制水泥净浆流动度的经时损失,混凝土塌落度保持时间延长1-1.5h.单掺保坍剂B的水泥净浆流动度3h内略有增加,混凝土塌落度保持时间延长2-3h.当使用外加剂A或保坍剂B时,混凝土1d强度略有降低,3d、7d强度几乎不变、28d强度略有增加,混凝土的包裹性增加,混凝土的含气量几乎不变.     

MPEGMA大单体的合成及聚羧酸减水剂的制备

在通氮气条件下,以氢氧化钠为催化剂、对苯二酚为阻聚剂,以甲氧基聚乙二醇单甲醚(MPEG-1200和MPEG-2000)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料合成甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGMA),考察了影响酯交换反应的因素。实验结果表明,氢氧化钠用于催化合成MPEGMA时,催化活性高、反应条件温和、操作方法简便;当m(MPEG-1200)∶m(MPEG-2200)=1∶3,n(MMA)∶n(MPEG)=3∶1,对苯二酚和催化剂用量分别为反应物总质量的0.2%和2.0%,通氮气条件下,反应温度90℃,反应时间4 h时,酯交换率达94.1%;氢氧化钠重复使用3次后,酯交换率仅下降1.4个百分点。以这种大单体合成的聚羧酸系减水剂PC-2与我公司现售产品PC-1相比具有较好的分散性和保塑性,当PC-2掺量为0.2%,水灰比为0.29时,水泥净浆初始流动度达280 mm,2 h水泥净浆流动度仍保持在273 mm。     

两种混凝土减缩剂的性能及其作用机理

测试了2种混凝土减缩剂(SRA1和SRA2)对砂浆、混凝土的收缩性能,混凝土新拌性能、硬化性能的影响,并从表面张力、离子浓度、水化放热速率和水化程度等方面探索了SRA1和SRA2对水泥基材料的作用机理.结果表明:减缩剂对水泥基材料干燥收缩的抑制作用主要表现在7d前,对自收缩的抑制作用在后期依然显著;SRA1的减缩机理主要是降低浆体孔溶液的表面张力与K~+,Na~+质量浓度,SRA2减缩效果优于SRA1,但未明显降低浆体孔溶液的表面张力及K~+,Na~+质量浓度,而是通过早期影响水泥水化进程,改变水化产物形态从而减少了水泥的宏观体积收缩.     

缓释型聚羧酸系减水剂的合成研究

采用丙烯酸羟乙酯与酒石酸进行酯化,将酯化产物(M)与丙烯酸(AA)、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(TPEG)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)在引发剂过硫酸铵作用下进行共聚,合成了一种缓释型聚羧酸系减水剂。探讨了单体摩尔比、催化剂用量、酯化温度、带水剂等因素对酯化反应的影响,考察了酯化产物M对丙烯酸AA替代量对水泥净浆流动性的影响。结果表明:酯化反应的最佳条件为:n(酒石酸)∶n(丙烯酸羟乙酯)=1∶5,酯化温度85℃,催化剂对甲苯磺酸掺量3%,带水剂环己烷用量为反应物总质量的40%;将合成的酯化产物M部分替代AA进行减水剂的合成,最佳单体比例为:n(AA)∶n(TPEG)∶n(AMPS)∶n(酯化产物M)=1.25∶1.00∶0.27∶2.00;当合成的聚羧酸减水剂掺量为0.3%时,水泥净浆初始流动度为245.0 mm、1 h流动度为207.5 mm、2 h流动度为225.0 mm,制备的聚羧酸减水剂具有良好的缓释功能。     

聚羧酸减水剂在混凝土中的应用及作用机理研究

探讨了聚羧酸系减水剂与萘系减水剂对水泥净浆和混凝土性能不同的作用效果,通过XRD、TG-DSC、ζ电位分析,研究了聚羧酸、萘系减水剂对水泥水化的影响规律及其作用机理。结果表明:与萘系减水剂相比,聚羧酸减水剂依靠静电斥力和空间位阻作用,对水泥颗粒有更好的分散性能和分散保持性,能有效抑制水泥的早期水化和水化产物最初相的析出、减少水化产物CH晶体的生成,而不影响后期混凝土结构的发展。     

缓释型聚羧酸减水剂的合成及性能研究

以异戊烯基聚氧乙烯醚(TPEG-2400)、丙烯酸羟乙酯(HEA)和反丁烯二酸(FA)为共聚单体,以抗坏血酸-双氧水为自由基引发体系以三巯基丙酸(3-MPA)为分子质量调节剂,合成了一种三元共聚缓释型聚羧酸减水剂。通过水泥净浆经时流动度研究其缓释规律,并筛选最佳合成条件为:设计理论固含量40%,单体物料比m(TPEG-2400)∶m(HEA)∶m(FA)=100∶15∶4,引发剂用量为TPEG-2400质量的1.15%,双氧水用量为TPEG-2400质量的0.7%,常温下滴加时间2 h,保温时间1 h。混凝土试验结果表明,合成的缓释型聚羧酸减水剂具有良好的保坍性能和施工性能,对混凝土的力学性能没有明显影响。     

硫酸盐对聚羧酸减水剂分散性能的影响

在胶凝材料中掺入不同类型的硫酸盐,采用净浆流动度、总有机碳（TOC）及ζ电位等试验,研究了硫酸盐种类及其掺量对不同结构聚羧酸减水剂分散性能的影响,探讨了硫酸盐影响聚羧酸减水剂分散性能的机理,并提出改善措施.结果表明：二水硫酸钙掺量达到胶凝材料质量的3.6%以上时,对不同结构聚羧酸减水剂的减水效果均有所降低.硫酸钠掺量对质量不同结构聚羧酸减水剂的净浆流动度均有很大影响,当其掺量为胶凝材料质量的1%时,相应浆体基本失去流动性;硫酸钠掺量为胶凝材料质量的3%时,溶液中有机碳的含量降低了23%;硝酸钡的加入能使溶液中的有机碳含量基本恢复到未掺硫酸钠时的程度,流动度得到改善.电泳试验表明：硫酸钠的加入对浆体ζ电位有很大影响,其掺量越高,ζ电位绝对值愈小,分散性愈差;当加入硝酸钡后,浆体ζ电位绝对值有较大提高.     

一种醚类聚羧酸减水剂的合成优化试验研究

对醚类聚羧酸减水剂的基本合成工艺参数用单因素分析法进行优化,确定最佳合成工艺参数。试验分析得到的最佳合成工艺参数为:n(AA)∶n(TPEG-2400)=3.5∶1,MAS用量为AA与TPEG-2400总物质量之和的5%,APS用量为AA与TPEG-2400总物质量之和的2%,反应温度为65℃,反应浓度为45%。相对于市售的醚类聚羧酸减水剂,掺加自制醚类聚羧酸减水剂的水泥净浆初始流动度提高了1.6%,1 h经时净浆流动度提高了1.7%~3.4%,混凝土1 h坍落度损失率降低了4.8%~7.1%,混凝土7、28 d抗压强度提高了3%~8%。