聚酸酸减水剂合成工艺
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浅谈聚羧酸系高效减水剂的作用机理及合成工艺近几十年来,我国的混凝土工程技术取得了很大进步,高性能混凝土、自密实混凝土的应用越来越广泛,因此,对高效减水剂的要求也越来越高。
聚羧酸系高效减水剂是近几年发展的新型高效减水剂,其主要成分为聚羧酸盐或脂的聚合物,其分散能力强,减水率高,对水泥的适应性好,将是今后高效减水剂研究和发展的重点。
研究开发新型的聚羧酸系减水剂受到国内外广泛关注,代表了高效减水剂的主要发展方向。
1、聚羧酸系高效减水剂的作用机理聚羧酸系减水剂由于其优异性能而引起业内广泛的关注。
为了有效开发这一类型的减水剂,对其减水机理的研究非常重要。
减水剂分散减水机理主要包括以下几个方面。
1.1水化膜润滑作用。
聚羧酸减水剂由于分子结构中存在具有亲水性的极性基,可使水泥颗粒表面形成一层具有一定机械强度的溶剂化水膜。
水化膜的形成可破坏水泥颗粒的絮凝结构,释放包裹于其中的拌合水,使水泥颗粒充分分散,并提高了水泥颗粒表面的润湿性,同时对水泥颗粒及骨料颗粒的相对运动具有润滑作用,所以在宏观上表现为新拌混凝土流动性增大,和易性好。
1.2静电斥力作用。
水泥颗粒的稳定性主要由静电斥力和范德华引力的平衡来决定。
减水剂加入到新拌混凝土中,其中的负离子就会在水泥粒子的正电荷的作用下定向吸附在水泥颗粒表面,形成扩散双电层的离子分布,使得水泥颗粒表面带上电性相同的电荷,产生静电斥力,使水泥颗粒絮凝结构解体,颗粒相互分散,释放出包裹于絮团中的自由水,从而有效地增大拌合物的流动性。
1.3空间位阻作用。
一般认为所有的离子聚合物都会引起静电斥力和空间位阻斥力两种作用力,聚羧酸类减水剂吸附在水泥颗粒表面,虽然使水泥颗粒的负电位降低较小,静电斥力较小,但是由于其主链与水泥颗粒表面相连,支链则延伸进入液相形成较厚的聚合物分子吸附层,从而具有较大的空间位阻斥力,所以在掺量较小的情况下便对水泥颗粒具有显著的分散作用。
1.4引气隔离“滚珠”作用。
碳五单体合成聚羧酸减水剂配方工艺聚羧酸减水剂是一类常用于混凝土中的化学添加剂,它能够显著减小混凝土的水灰比,同时增加混凝土的可制动性和流动性。
在建筑工程中,使用聚羧酸减水剂可以大大提高混凝土的工作性能,从而提高施工效率和混凝土的强度。
碳五单体合成聚羧酸减水剂的配方工艺包括以下几个步骤:1. 原料准备:首先需要准备碳五单体(也称为磺化石油沥青),以及一些其他辅助原料。
其中,碳五单体是制备聚羧酸减水剂的主要原料,而其他辅助原料可以根据具体需要选择,如稳定剂、增稠剂和助剂等。
2. 真空脱气:将碳五单体倒入反应釜中,并进行真空脱气处理。
真空脱气的目的是去除碳五单体中的杂质和气体,以提高后续反应的效果。
3. 添加驱动剂:将事先准备好的驱动剂加入到碳五单体中。
驱动剂通常是二氧化硫(SO2)或硼酸(H3BO3),它们可以激活碳五单体的分子链,使其具有较好的反应性。
4. 添加辅助原料:根据具体需要,将一些辅助原料加入到反应釜中。
例如,稳定剂和增稠剂可以使聚羧酸减水剂具有更好的稳定性和流动性,助剂可以提高其使用效果。
5. 反应合成:将反应釜加热至适当温度(一般为80-100摄氏度),继续搅拌反应一段时间。
在反应过程中,碳五单体分子链之间会发生交联反应,形成聚羧酸减水剂。
反应时间一般为数小时,具体时间可以根据反应釜的规格和配方要求进行调整。
6. 过滤和干燥:将合成好的聚羧酸减水剂进行过滤,去除其中的杂质和固体颗粒。
然后,将过滤后的液体进行干燥,以去除其中的水分和溶剂。
7. 包装和存储:将干燥的聚羧酸减水剂装入适当的包装容器中,密封保存。
聚羧酸减水剂比较敏感,容易受到水分和温度的影响,因此在存储过程中需要注意避免潮湿和高温环境。
总之,碳五单体合成聚羧酸减水剂的配方工艺主要包括原料准备、真空脱气、添加驱动剂、添加辅助原料、反应合成、过滤和干燥、以及包装和存储等步骤。
通过这些步骤的合理控制,可以制备出性能稳定、效果良好的聚羧酸减水剂,提高混凝土的工作性能和施工效率。
粉体聚羧酸减水剂工艺概述粉体聚羧酸减水剂是一种用于混凝土制备的添加剂,能够显著减少混凝土的水泥用量,提高混凝土的流动性和可泵性,同时保持其强度和耐久性。
本文将介绍粉体聚羧酸减水剂的工艺,包括生产、应用和质量控制等方面的内容。
一、粉体聚羧酸减水剂的生产工艺1. 原材料选择粉体聚羧酸减水剂的主要原料是聚羧酸醚单体和一些辅助材料,如稳定剂、助剂等。
原材料的选择对产品的性能和质量起着至关重要的作用。
2. 反应合成将聚羧酸醚单体与辅助材料按一定比例混合后,在一定温度下进行缩聚反应,生成聚羧酸醚聚合物。
反应过程需要控制好温度、反应时间和搅拌速度等参数,以确保产品的稳定性和一致性。
3. 干燥和粉碎反应合成后的聚羧酸醚聚合物需要进行干燥处理,以去除残余的溶剂和水分。
干燥后的产物需要经过粉碎处理,得到细粉体聚羧酸减水剂。
二、粉体聚羧酸减水剂的应用工艺1. 混凝土配制在混凝土的配制中添加粉体聚羧酸减水剂时,需要根据混凝土的设计强度、工作性能和施工要求等因素进行合理的剂量控制。
一般情况下,根据试验和经验选择合适的投加量,将粉体聚羧酸减水剂与混凝土的其它材料一同投入搅拌机进行搅拌。
2. 混凝土施工添加粉体聚羧酸减水剂的混凝土在施工过程中应注意控制水灰比和搅拌时间,以保证混凝土的流动性和可泵性。
同时,需要合理调整配合比和施工工艺,以确保混凝土的性能和质量满足要求。
3. 质量控制粉体聚羧酸减水剂的质量控制包括原材料的采购和检验、生产过程的监控和调整、产品的质检和包装等环节。
在生产过程中,需要严格控制反应条件和工艺参数,确保产品的稳定性和一致性。
同时,对成品进行严格的质检,确保产品符合相关标准和要求。
三、粉体聚羧酸减水剂工艺的优势和应用前景1. 优势粉体聚羧酸减水剂具有良好的流动性、可泵性和保水性能,能够显著提高混凝土的工作性能和施工效率。
同时,由于减少了水泥的用量,可以降低混凝土的成本,并减少对环境的影响。
2. 应用前景粉体聚羧酸减水剂在混凝土工程中的应用前景广阔。
聚羧酸减水剂母液配方聚羧酸减水剂是一种常用的混凝土添加剂,可以显著降低混凝土的水泥用量,改善混凝土的工作性能和耐久性。
聚羧酸减水剂母液是聚羧酸减水剂的一种浓缩形式,通过稀释后添加到混凝土中起到减水增稠的作用。
本文将从配方的角度介绍聚羧酸减水剂母液的制备方法及其配方的调整。
一、聚羧酸减水剂母液的制备方法聚羧酸减水剂母液的制备方法主要包括以下几个步骤:首先,选择合适的聚羧酸减水剂,通常根据混凝土的性能要求和施工条件来选择适当的减水剂。
其次,将聚羧酸减水剂加入到水中,并通过搅拌使其充分溶解。
最后,经过过滤和调整pH值等工艺步骤,得到聚羧酸减水剂母液。
二、聚羧酸减水剂母液的配方调整聚羧酸减水剂母液的配方调整是为了满足不同混凝土的使用要求。
在进行配方调整时,需要考虑以下几个因素:1. 减水剂用量:根据混凝土的强度要求和施工工艺,合理确定减水剂的用量。
减水剂的用量过多会导致混凝土流动性差,用量过少则无法达到减水的效果。
2. 凝胶时间:凝胶时间是指混凝土从开始搅拌到开始凝胶的时间。
根据混凝土的施工要求,可以适当调整凝胶时间,延长或缩短凝胶3. 增稠效果:聚羧酸减水剂母液可以增加混凝土的黏稠性和塑性,提高抗渗性能。
在配方调整时,可以根据混凝土的用途和要求,调整增稠效果。
4. 其他性能调整:聚羧酸减水剂母液还可以通过添加其他助剂来调整混凝土的性能,如增加抗裂性能、改善耐久性等。
聚羧酸减水剂母液的配方优化是为了提高混凝土的性能和施工效果。
在配方优化中,需要考虑以下几个方面:1. 减水效果与黏稠性之间的平衡:减水剂的添加可以降低混凝土的水胶比,提高混凝土的强度和耐久性。
但是减水剂的添加也会使混凝土的流动性增加,降低混凝土的黏稠性。
因此,在配方优化时,需要平衡减水效果和黏稠性,以达到最佳的施工效果。
2. 凝结时间的控制:凝结时间的控制是为了满足不同施工工艺和混凝土的要求。
在配方优化时,可以通过调整凝结时间来适应不同的施工条件。
聚羧酸减水剂合成试验方法一、原料准备聚羧酸减水剂的合成主要需要聚羧酸单体和聚醚单体,其中聚羧酸单体是合成聚羧酸减水剂的关键原料。
在实验中,我们需要准备适量的聚羧酸单体、聚醚单体以及其他助剂如过氧化物催化剂等。
二、合成方法1. 首先,将聚羧酸单体和聚醚单体按照一定的比例混合,并加入适量的过氧化物催化剂。
2. 将混合物搅拌均匀,并加热至一定温度。
温度的选择要根据具体的合成体系而定,一般在60-80摄氏度之间。
3. 在搅拌的同时,逐渐加入一定量的溶剂。
溶剂的选择要考虑到其与单体的溶解性以及后续的分离、纯化等工艺要求。
4. 继续保持搅拌和加热的条件,直到反应达到一定程度。
反应时间的长短取决于单体的性质和反应条件的选择,通常在1-3小时之间。
5. 反应完成后,将反应液冷却至室温,并进行分离。
分离的方法可以采用沉淀、过滤或萃取等技术,以得到目标产物。
6. 最后,通过浓缩、干燥等工艺对产物进行纯化和制备。
三、实验注意事项1. 在实验过程中,应注意个人安全和实验室的环境安全。
聚羧酸单体和聚醚单体等原料具有一定的毒性和腐蚀性,需要正确使用和储存。
2. 实验条件的选择要根据具体的体系和实验目的而定,如温度、搅拌速度、反应时间等。
3. 实验中需要控制各种原料的比例和添加顺序,以保证反应的顺利进行和产物的纯度。
4. 合成过程中,应注意控制溶剂的用量和选择,避免产生过多的有机废液和环境污染。
5. 在合成完成后,应对产物进行分析和测试,以确保其质量和性能符合要求。
通过以上步骤和方法,我们可以合成出具有一定性能的聚羧酸减水剂。
在实际应用中,可以根据需要对合成方法进行调整和优化,以获得更好的产品性能和经济效益。
聚羧酸减水剂的合成方法研究对于混凝土工程的发展和应用具有重要的意义。
聚羧酸盐类高效减水剂的原料与合成工艺本文介绍目前国外聚羧酸系高效减水剂合成的主要三种方法,供大家参考,如果需要进一步合作请与本网联系。
(一)可聚合单体直接共聚这种合成方法一般首先需制备具有聚合活性的大单体,如甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯,然后将一定配比的单体混合在一起直接采用溶液聚合而得成品。
这种合成工艺的关键在于活性大单体的合成,中间需经比较繁琐的分离纯化过程,成本较高。
日本采用短链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、长链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三种单体直接共聚合成了一种坍落度保持性好的商品混凝土外加剂。
其典型的合成示例如下:在装有温度计、搅拌器、滴液漏斗、N2导人管和回流冷凝管的玻璃反应容器中,装入500份水(质量份,下同),搅拌下通N2除氧,在N2气保护下加热到和摄氏80度,接着在4小时内滴加混合了250份短链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(EO加成摩尔数为4个)、50份长链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(EO加成摩尔数为23个)、200份甲基丙烯酸、150份水和13.5份链转移剂3-硫代乳酸的单体水溶液以及40份10%过硫酸按水溶液。
滴加完毕后,再在1h内滴加10份10%过硫酸铰水溶液并保温1h,得到重均相对分子质量为15000的聚合物水溶液为最终成品。
(二)聚合后功能化法该方法主要利用现有聚合物进行改性,通常采用已知分子量的聚羧酸,在催化剂的作用下与聚醚在较高温度下通过酯化反应进行接技,形成接技共聚物。
这种方法受现成的聚羧酸产品种类和规格的限制,调整组成和分子量比较困难。
此外,制备过程中聚羧酸和聚醚的相容性不好,酯化实际操作困难,伴随酯化的不断进行,水分不断逸出,也易出现相分离现象。
典型合成工艺:以烷氧基胺H2N(BO)—R为反应物与聚授酸接技出(BO代表氧化烯基团,n为整数,R为C1~C4烷基),利用聚羧酸在烷氧基胺中的可溶性,使酷亚胺化进行得比较彻底。
反应时,胺反应物加量一般为—COOH摩尔数的10%~20%。
聚羧酸减水剂生产工艺一、引言一般认为,减水剂的发展分为三个阶段:以木质素磺酸钙为代表的第一代普通减水剂阶段;以萘系为代表的第二代高效减水剂阶段;以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂阶段。
与传统的减水剂相比,聚羧酸系高性能减水剂有很多特点:1.在合成工艺上,聚羧酸系高性能减水剂采用不饱和单体共聚合成而不是传统减水剂使用的缩聚合成,因此该类减水剂的合成原料非常之多,通常有聚乙二醇、(甲基)丙烯酸、烯丙醇聚氧乙烯醚等。
2.在分子结构上,聚羧酸系高性能减水剂的分子结构是线形梳状结构,而不是传统减水剂单一的线形结构。
该类减水剂主链上聚合有多种不同的活性基团,如羧酸基团(—COOH)、羟基基团(—OH)、磺酸基(—SO3Na)等,可以产生静电斥力效应;其侧链带有亲水性的非极性活性基团,具有较高的空间位阻效应。
由于其广泛的原料来源,独特的分子结构,故而具有前两代减水剂不可比拟的优点,加上在合成过程中不使用甲醛,属绿色环保产品,因此,已成为混凝土外加剂研究领域的重点和热点之一。
但是,也许是涉及技术秘密,目前该领域的研究成果报道较少,尤其是聚羧酸系高性能减水剂的合成工艺。
因此,本文在此予以简介之。
二、聚羧酸系高性能减水剂合成工艺简介。
聚羧酸系高性能减水剂目前主要存在聚酯类和聚醚类两大主流产品。
聚酯类:包括酯化和聚合两个过程。
聚醚类:只有聚合一个过程。
(一)、聚酯类聚羧酸系高性能减水剂合成工艺。
1、合成工艺简图冷凝器去离子水↓↓聚乙二醇过硫酸铵↓→→→→→→酯化→→→→→计量槽→→聚合中和成甲基丙烯酸→→→→→→→→→→反应→→→→→计量槽→→反应反应品↑↑↑↑去离子水氢氧化钠2、反应过程如下:(1)、酯化反应(制备大单体):计量聚乙二醇1200料3960kg,将其在水浴中溶化,加入反应釜内,同时加入甲基丙烯酸1140kg,以及小料1份(对苯二酚:5.28kg、吩噻嗪:1.06kg),升温至90℃,加入浓硫酸69.3kg,继续升温至120℃,保持4.5小时,后充氮气2小时,(6㎡/时,每30分钟充1瓶,共4瓶),反应完成,得到减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和水。
探究常温合成聚羧酸减水剂工艺及性能1.辽宁同德环保科技有限公司2.抚顺矿业集团有限责任公司摘要:常温合成聚羧酸减水剂不仅可以有效降低生产能耗和成本,而且还能简化生产操作流程。
聚羧酸减水剂常温制备工艺简单、操作方便,生产成本和能耗也低,本篇文章在此基础上,主要对聚羧酸减水剂常温制备工艺及性能方面进行研究和分析。
关键词:聚羧酸减水剂;常温制备;合成工艺;材料性能一、聚羧酸减水剂常温制备工艺的实验研究1.1工艺分析聚羧酸减水剂是一种新型的混凝土外加剂,在水泥混凝土材料中的掺量低,但是减水率高,使用环保,因而工程效益显著,聚羧酸减水剂在自由度设计方面,能够对其进行改性,具有多种功能,改性产品包括保坍剂和早强减水剂等。
对聚羧酸减水剂的常温制备工艺进行分析,能够对其技术环节进行适当的改进,一般聚羧酸减水剂合成温度在60℃~80℃之间,聚羧酸减水剂常温制备过程中的升温和调温会对生产周期造成影响,能耗和成本均会增加,在这种情况下,将聚羧酸减水剂合成用原材料和反应单体等,放置在常温的储罐中通过滴加搅拌使其充分反应,不需要再对其进行加温,直接保温6小时,然后得到成品,其分散性能高。
1.2合成材料聚羧酸减水剂在常温制备的过程中,由于聚合反应的温度明显降低,反应速率也会同步降低,同一反应时间内,聚羧酸减水剂产物聚合度低,产品性能受影响,对此,要对聚羧酸减水剂制备材料进行分析。
聚羧酸减水剂合成的实验材料包括甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、抗坏血酸、氢氧化钠和过硫酸铵等。
其中工业级的甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为2400,合成聚羧酸减水剂,是将一定量的去离子水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚加入到容量为500ml的烧瓶中,调制氢氧化钠的ph值在7.0左右,氢氧化钠质量分数为40%。
获得试样后,调制去离子水固含量40%,整个工艺流程不需要进行加热处理,控制聚合体系的温度在25℃。
1.3性能测试对聚羧酸减水剂的常温制备工艺进行研究,能够及时发现减水剂合成中的技术问题,改进合成方案,控制产品的生产能耗以及制备成本等。
粉体聚羧酸减水剂工艺引言:粉体聚羧酸减水剂是一种常用的建筑材料添加剂,它可以显著改善混凝土的工作性能和性能稳定性。
本文将介绍粉体聚羧酸减水剂的工艺流程及其应用。
一、粉体聚羧酸减水剂的制备工艺粉体聚羧酸减水剂的制备工艺通常包括以下几个步骤:1. 原材料选用:选择高质量的羧酸单体和适量的添加剂。
羧酸单体是通过聚合反应制得的,其结构中含有羧基,能够与水泥颗粒进行吸附作用,从而改善混凝土的流动性。
2. 反应聚合:将羧酸单体和添加剂按照一定比例混合后,通过反应聚合产生聚羧酸减水剂。
聚合过程需要控制反应温度、反应时间和添加剂的用量,以确保产生高效的减水剂。
3. 粉体化处理:将得到的聚羧酸减水剂进行粉体化处理,常见的方法有喷雾干燥法和冷冻干燥法。
粉体化处理可以提高减水剂的稳定性和储存性能。
4. 包装和贮存:经过粉体化处理的聚羧酸减水剂需要进行包装和贮存,以保证其品质和使用效果。
常见的包装形式有袋装和散装,贮存条件要求干燥、防潮和避光。
二、粉体聚羧酸减水剂的应用粉体聚羧酸减水剂在混凝土工程中具有广泛的应用。
其主要作用是改善混凝土的工作性能,包括流动性、坍落度和保水性等。
具体应用包括以下几个方面:1. 提高混凝土的流动性:粉体聚羧酸减水剂能够减小混凝土的内摩擦阻力,使混凝土更易于流动和浇筑,提高施工效率。
2. 控制混凝土的坍落度:通过控制减水剂的用量,可以有效控制混凝土的坍落度,满足不同工程的要求。
3. 提高混凝土的强度和耐久性:粉体聚羧酸减水剂能够改善混凝土的致密性和孔隙结构,提高混凝土的强度和耐久性。
4. 减少混凝土的收缩和开裂:粉体聚羧酸减水剂能够减少混凝土的收缩和开裂倾向,提高混凝土的抗裂性能。
5. 降低混凝土的渗透性:粉体聚羧酸减水剂能够填充混凝土中的毛细孔隙,降低混凝土的渗透性,提高混凝土的耐久性。
结论:粉体聚羧酸减水剂是一种重要的建筑材料添加剂,其制备工艺主要包括原材料选用、反应聚合、粉体化处理、包装和贮存等步骤。
聚羧酸减水剂合成工艺配方方案(总8页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--摘要:采用自由基水溶液共聚方法合成聚羧酸减水剂。
通过正交试验考察不同配方时所合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆流动度及经时损失的影响,确定不同侧链长度聚羧酸减水剂的最佳合成配方。
关键词:聚羧酸减水剂;水泥净浆;流动度;配方;工艺;合成聚羧酸型减水剂分子链上具有较多的活性基团,主链上连接的侧链较多,分子结构自由度大,高性能化潜力大,因此聚羧酸型减水剂是近年来国内外研究较为活跃的高性能减水剂之一,同时也是未来减水剂发展的主导方向。
本文采用聚合度分别约为9、23、35的自制聚氧乙烯基烯丙酯大单体(PA)分别与丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠在引发剂过硫酸铵作用下进行自由基水溶液共聚反应,得到不同侧链长度的聚羧酸减水剂,分别记为JH9、JH23、JH35。
通过正交试验分析考察单体及引发剂用量不同时所合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆初始流动度及流动度经时损失的影响,确定不同侧链长度聚羧酸减水剂的最佳配方。
并分析在最佳合成配方下合成的不同侧链长度的聚羧酸减水剂对水泥净浆的初始流动度及经时损失的影响。
1 实验原材料丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)、过硫酸铵(APS)均为市售化学试剂;聚氧乙烯基烯丙酯大单体,自制,其聚合度分别约为9、23、35;水泥,,重庆腾辉江津水泥厂产。
聚羧酸减水剂的合成方法将丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵、聚氧乙烯基烯丙酯大单体分别用去离子水配成浓度为20%的水溶液。
在装有搅拌器、回流冷凝管及温度计的三颈烧瓶中分批滴加单体及引发剂,滴加完毕后在75℃下保温反应一定时间。
反应结束后,用浓度为20%的NaOH水溶液调节PH值至7~8,得到浓度约为20%的黄色或红棕色聚羧酸减水剂。
正交试验设计采用正交试验方法,通过改变丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)、聚氧乙烯基烯丙酯大单体(PA)、过硫酸铵(APS)4个因素的用量,考察四因素在三水平下合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆初始流动度及流动度经时损失的影响,从而确定聚羧酸减水剂的最佳合成配方。
聚羧酸减水剂合成工艺聚羧酸减水剂是一种高效的混凝土添加剂,可以有效地降低混凝土的黏度和增强混凝土的流动性,从而提高混凝土的工作性能和施工质量。
聚羧酸减水剂的合成工艺是一项非常重要的技术,在该过程中需要考虑许多因素,如原材料的选择、反应条件的控制、产品的稳定性等等。
本文将介绍聚羧酸减水剂的合成工艺及其主要特点。
一、原材料的选择聚羧酸减水剂是由聚羧酸、脂肪醇聚氧乙烯醚、乙烯-丙烯酸酯共聚物等多种原材料合成而成。
其中,聚羧酸是合成聚羧酸减水剂的关键原材料之一,决定了产品的质量和性能。
对聚羧酸的选择需要考虑其分子量、化学结构、分散性等因素。
二、反应条件的控制聚羧酸减水剂的合成是一种较为复杂的化学反应,需要控制反应条件,以确保产品的稳定性和性能。
反应条件包括温度、pH值、反应时间等因素。
其中,温度是影响反应速率的关键因素之一。
适宜的反应温度能够促进反应过程的进行,并且不会导致产物的分解或者分子量降低;反应时间也是影响反应结果的重要因素,如果反应时间太短,产品的分子量将较低,而反应时间过长则会导致产物的不稳定性和杂质的产生。
三、产品的稳定性聚羧酸减水剂的稳定性是评价产品质量的一个重要指标,直接影响产品的使用效果和寿命。
产品的稳定性主要包括化学稳定性和热稳定性。
化学稳定性是产品在存储和使用过程中对空气、光、水等媒介的抵抗能力,扩散性越强,则储存效期越长。
热稳定性是指产品在高温条件下不分解也不失效的能力,如果产品的热稳定性不佳,将会导致产品在高温环境下失去流动性和减水性能,从而影响混凝土的使用效果。
综上所述,聚羧酸减水剂的合成工艺是一项非常复杂和细致的技术活动,需要综合考虑多种因素,如原材料的选择、反应条件的控制、产品的稳定性等等。
合理地掌握这些因素,可以有效地提高产品的质量和性能,从而更好地满足混凝土工程的需求。
聚羧酸系高性能减水剂的生产工艺流程聚羧酸减水剂是一种高效的混凝土外加剂,能够显著降低混凝土的用水量,提高混凝土的工作性和强度,并减少混凝土的碳足迹。
以下是聚羧酸系高性能减水剂的一般生产流程:1. 原料准备:主要原料包括各种单体(如丙烯酸、甲基丙烯酸酯)、交联剂、引发剂和缓冲溶液等。
这些原料需要精确计量,以确保最终产品的性能。
2. 预聚合:在特定的溶剂和条件下,通过引发自由基反应,将各种单体和交联剂进行聚合反应,形成预聚物。
这一步通常在封闭和严格控制的反应器中进行,以确保安全和反应效率。
3. 中和反应:预聚物通常是酸性的,需要通过添加碱(如氢氧化钠或碳酸钠)进行中和反应,使之部分或全部转变为水溶性的盐。
中和反应也有助于调节产品的pH值和稳定性。
4. 后聚合:预聚物溶液在加热和搅拌条件下继续聚合,以形成高分子量的聚羧酸聚合物。
这一步需要精确控制反应时间、温度和pH值,以确保获得所需的分子量分布和产品性能。
5. 稀释和调整:根据所需的产品规格和浓度,可能需要向聚合物溶液中添加水或其他溶剂进行稀释。
同时,可以添加各种添加剂(如防腐剂、稳定剂等)来优化产品的性能和储存稳定性。
6. 过滤和脱泡:为了去除可能的不溶性杂质和气泡,产品需要经过过滤和脱泡处理。
这一步可以帮助提高产品的外观质量和使用性能。
7. 质量控制:完成的聚羧酸减水剂需要经过一系列的质量检测,包括固含量、粘度、pH值、流动性等。
只有符合规定标准的产品才能进入下一个环节。
8. 包装和储存:合格的产品被装入塑料桶、柔性袋或其他适当的容器中,以便运输和使用。
产品需要存放在阴凉、干燥的地方,避免阳光直射和冻结。
这个生产过程需要高度的精确性和技术知识,以确保产品的一致性和高效性。
同时,安全操作、废物处理和环境保护也是生产过程中至关重要的考虑因素。
聚羧酸减水剂合成原理(一)聚羧酸减水剂合成原理解析聚羧酸减水剂的定义聚羧酸减水剂是一种常用的混凝土外加剂,能够有效降低混凝土的水灰比,改善混凝土的工作性能。
它由聚羧酸单体和助剂等组成。
聚羧酸单体的合成1.酯化法合成–将醇和羧酸以一定的摩尔比例混合,加入催化剂,在适当的温度下反应一段时间,即可生成聚羧酸单体。
–催化剂常用的有有机锡化合物、有机胺等,反应温度通常在150°C左右。
–酯化法合成的优点是反应温度相对较低,操作简单。
2.缩合法合成–将聚羧酸单体分散在水中,加入缩合剂进行反应。
–缩合剂主要是一些活性氢化合物,如醛类、酮类等。
–缩合法合成的优点是反应时间短,产率高。
助剂的作用及选择1.助剂的作用–调节聚羧酸减水剂的分子结构,改变其性能。
–提高生产效率,降低成本。
–改善混凝土的性能,如减水、保水、减缩性等。
2.助剂的选择–增塑型助剂:常用的有多元醇类、缩醛类、缩酮类等。
可有效降低混凝土的黏度和表面张力,提高流动性和可调性。
–粘结型助剂:常用的有硅烷类、磷酸盐类等。
可提高混凝土的附着力,增强其抗裂性能。
–缓凝型助剂:常用的有硼酸盐类、慢释放型碱类等。
可延长混凝土的凝结时间,便于施工操作。
聚羧酸减水剂的工作原理1.吸附作用–聚羧酸减水剂分子中含有羧酸团和疏水基团,可通过吸附作用与水泥颗粒和骨料表面相互作用,形成吸附膜,降低混凝土内部颗粒间的相互作用力,使其易于分散和流动。
2.电荷作用–聚羧酸减水剂分子中的羧酸团可解离产生负电荷,与水泥颗粒表面的阳离子形成静电吸引力,改变混凝土内部的电荷分布,降低颗粒间的库仑斥力,从而改善混凝土的流动性。
3.空间位阻作用–聚羧酸减水剂分子具有长链结构,可在混凝土中形成空间网状结构,增加混凝土颗粒间的相对位置,减少颗粒间的摩擦力,改善混凝土的流动性。
结束语聚羧酸减水剂的合成和工作原理是一个复杂而丰富的过程,在混凝土工程中发挥着重要的作用。
通过了解聚羧酸减水剂的原理,可以更好地应用于工程实践,提高混凝土的工作性能。
聚羧酸减水剂生产工艺一、引言一般认为,减水剂的发展分为三个阶段:以木质素磺酸钙为代表的第一代普通减水剂阶段;以萘系为代表的第二代高效减水剂阶段;以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂阶段。
与传统的减水剂相比,聚羧酸系高性能减水剂有很多特点:1.在合成工艺上,聚羧酸系高性能减水剂采用不饱和单体共聚合成而不是传统减水剂使用的缩聚合成,因此该类减水剂的合成原料非常之多,通常有聚乙二醇、(甲基)丙烯酸、烯丙醇聚氧乙烯醚等。
2.在分子结构上,聚羧酸系高性能减水剂的分子结构是线形梳状结构,而不是传统减水剂单一的线形结构。
该类减水剂主链上聚合有多种不同的活性基团,如羧酸基团(—COOH)、羟基基团(—OH)、磺酸基(—SO3Na)等,可以产生静电斥力效应;其侧链带有亲水性的非极性活性基团,具有较高的空间位阻效应。
由于其广泛的原料来源,独特的分子结构,故而具有前两代减水剂不可比拟的优点,加上在合成过程中不使用甲醛,属绿色环保产品,因此,已成为混凝土外加剂研究领域的重点和热点之一。
但是,也许是涉及技术秘密,目前该领域的研究成果报道较少,尤其是聚羧酸系高性能减水剂的合成工艺。
因此,本文在此予以简介之。
二、聚羧酸系高性能减水剂合成工艺简介。
聚羧酸系高性能减水剂目前主要存在聚酯类和聚醚类两大主流产品。
聚酯类:包括酯化和聚合两个过程。
聚醚类:只有聚合一个过程。
(一)、聚酯类聚羧酸系高性能减水剂合成工艺。
1、合成工艺简图冷凝器去离子水↓↓聚乙二醇过硫酸铵↓→→→→→→酯化→→→→→计量槽→→聚合中和成甲基丙烯酸→→→→→→→→→→反应→→→→→计量槽→→反应反应品↑↑↑↑去离子水氢氧化钠2、反应过程如下:(1)、酯化反应(制备大单体):计量聚乙二醇1200料3960kg,将其在水浴中溶化,加入反应釜内,同时加入甲基丙烯酸1140kg,以及小料1份(对苯二酚:5.28kg、吩噻嗪:1.06kg),升温至90℃,加入浓硫酸69.3kg,继续升温至120℃,保持4.5小时,后充氮气2小时,(6㎡/时,每30分钟充1瓶,共4瓶),反应完成,得到减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和水。
聚羧酸减水剂生产工艺一、引言一般认为,减水剂的发展分为三个阶段:以木质素磺酸钙为代表的第一代普通减水剂阶段;以萘系为代表的第二代高效减水剂阶段;以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂阶段。
与传统的减水剂相比,聚羧酸系高性能减水剂有很多特点: 1.在合成工艺上,聚羧酸系高性能减水剂采用不饱和单体共聚合成而不是传统减水剂使用的缩聚合成,因此该类减水剂的合成原料非常之多,通常有聚乙二醇、(甲基)丙烯酸、烯丙醇聚氧乙烯醚等。
2.在分子结构上,聚羧酸系高性能减水剂的分子结构是线形梳状结构,而不是传统减水剂单一的线形结构。
该类减水剂主链上聚合有多种不同的活性基团,如羧酸基团(—COOH)、羟基基团(—OH)、磺酸基(—SO3Na)等,可以产生静电斥力效应;其侧链带有亲水性的非极性活性基团,具有较高的空间位阻效应。
由于其广泛的原料来源,独特的分子结构,故而具有前两代减水剂不可比拟的优点,加上在合成过程中不使用甲醛,属绿色环保产品,因此,已成为混凝土外加剂研究领域的重点和热点之一。
但是,也许是涉及技术秘密,目前该领域的研究成果报道较少,尤其是聚羧酸系高性能减水剂的合成工艺。
因此,本文在此予以简介之。
二、聚羧酸系高性能减水剂合成工艺简介。
聚羧酸系高性能减水剂目前主要存在聚酯类和聚醚类两大主流产品。
聚酯类:包括酯化和聚合两个过程。
聚醚类:只有聚合一个过程。
(一)、聚酯类聚羧酸系高性能减水剂合成工艺。
1、合成工艺简图冷凝器去离子水聚乙二醇过硫酸铵↓→→→→→→酯化→→→→→计量槽→→聚合中和成甲基丙烯酸→→→→→→→→→→反应→→→→→计量槽→→反应反应品↑↑↑↑去离子水氢氧化钠2、反应过程如下:(1)、酯化反应(制备大单体):计量聚乙二醇1200料3960kg,将其在水浴中溶化,加入反应釜内,同时加入甲基丙烯酸1140kg,以及小料1份(对苯二酚:5.28kg、吩噻嗪:1.06kg),升温至90℃,加入浓硫酸69.3kg,继续升温至120℃,保持4.5小时,后充氮气2小时,(6㎡/时,每30分钟充1瓶,共4瓶),反应完成,得到减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和水。
1 实验
1.1 原材料
丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)、过硫酸铵(APS)均为市售化学试剂;聚氧乙烯基烯丙酯大单体,自制,其聚合度分别约为9、23、35;水泥,P.O42.5R,重庆腾辉江津水泥厂产。
1.2 聚羧酸减水剂的合成方法
将丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵、聚氧乙烯基烯丙酯大单体分别用去离子水配成浓度为20%的水溶液。
在装有搅拌器、回流冷凝管及温度计的三颈烧瓶中分批滴加单体及引发剂,滴加完毕后在75℃下保温反应一定时间。
反应结束后,用浓度为20%的NaOH水溶液调节PH值至7~8,得到浓度约为20%的黄色或红棕色聚羧酸减水剂。
1.3 正交试验设计
采用正交试验方法,通过改变丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)、聚氧乙烯基烯丙酯大单体(PA)、过硫酸铵(APS)4个因素的用量,考察四因素在三水平下合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆初始流动度及流动度经时损失的影响,从而确定聚羧酸减水剂的最佳合成配方。
正交试验因素及水平见表1,表中引发剂APS用量为MAS、AA、PA等3种单体总质量的百分比。
表2为不同实验组数对应的各因素水平。
1.4 掺减水剂水泥净浆流动度测试方法
水泥净浆初始流动度按GB8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》中测定水泥净浆初始流动度的方法进行测试,W/C为0.29。
水泥净浆流动度经时损失的测试方法为:保持一定水灰比,加入一定量的聚羧酸减水剂,按GB8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》每隔一定时间测试水泥净浆的流动度。
2 结果与分析
2.1 减水剂掺量对水泥净浆初始流动度的影响
表3为对在表2中1~9组的3种聚羧酸减水剂(JH9、JH23、JH35)在不同掺量时对水泥净浆初始流动度的影响。
由表3可知,当减水剂掺量大于0.5%以后,增加减水剂掺量,水泥净浆初始流动度增大变缓。
表明该聚羧酸减水剂的饱和掺量为水泥质量的0.5~0.8%。
2.2 聚羧酸减水剂合成配方的确定
通过对表3的实验结果计算分析,可看出减水剂掺量为0.5%时四因素对水泥净浆初始流动度影响的显著程度。
聚羧酸减水剂合成时各因素对水泥净浆初始流动度影响的极差分析见表)(减水剂掺量为0.5%)。
2.2.1 聚羧酸减水剂JH9合成配方的确定
由表4可知:(1)在设计的原料用量范围内,掺JH9的水泥净浆初始流动度随MAS、AA用量的增加而增加,随PA和APS用量的增加而下降;(2)由极差R可知,四因素对水泥净浆初始流动度影响均较显著,影响程度从大到小依次为:PA、APS、AA、MAS;(3)JH9的较佳合成配方为:MAS:AA:PA(摩尔)=1.5:(5.0~7.0):(1.0~1.25),APS的用量为15%。
图1为四因素在三水平下所合成的JH9聚羧酸减水剂对水泥净浆流动度经时损失的影响。
图1中的水泥净浆流动度为各因素分别在三水平下的算术平均值,减水剂掺量为水泥质量的0.8%(图2和图3与此相同)。
由图1可知,MAS用量对水泥净浆的初始流动度影响不大,但增大MAS用量有利于水泥净浆流动度的保持,MAS用量为1.0~1.5mol时,水泥净浆流动度经时损失曲线基本接近,因此,MAS用量取1.0~1.5mol为宜;增大AA用量对水泥净浆初始流动度有利,但PA用量过大对水泥净浆的流动度保持不利,AA用量取5.0mol为宜;PA用量对水泥净浆流动度的保
持有一最佳值,PA用量取1.25mol为宜;APS在三水平下对水泥净浆流动度经时损失影响较小,APS用量可取15%~25%。
综合考虑JH9掺量为0.5%时对水泥净浆初始流动度和掺量为0.8%时对水泥净浆流动度经时损失的影响,JH9的最佳合成配方为:MAS:AA:PA(摩尔)=1.5:5.0:1.25,APS用量为15%。
2.2.2 聚羧酸减水剂JH23合成配方的确定
由表4可知,水泥净浆初始流动度随MAS、PA、APS用量增加而下降,随AA用量增加而增大。
由极差R可知,四因素对水泥净浆初始流动度影响均较显著,影响程度从大到小依次为AA、APS、PA、MAS。
较佳合成配方为:MAS:AA:PA(摩尔)=(0.5~1.5):5.0(1.0~1.25),APS用量15%。
图2为四因素在三水平下所合成的聚羧酸减水剂JH23对水泥净浆流动度经时损失的影响。
由图2可知,MAS用量对水泥净浆初始流动度的影响不大,但增大MAS用量有利于水泥净浆流动度的保持,MAS用量取1.5mol为宜;AA用量为5.0~7.0时对水泥净浆初始流动度影响不大,但AA用量过大不利于水泥净浆流动度的保持,AA用量在3.0~5.0mol时的水泥净浆经时损失基本接近,AA用量取5.0mol为宜;PA用量对水泥净浆初始流动度的影响相差不大,PA用量为1.25mol和1.5mol时对水泥净浆的流动度保持较好,PA 用量取1.25~1.5mol为宜;APS用量为15%时,水泥净浆的初始流动度大,经时损失小。
综合前述,可得出聚羧酸减水剂JH23的最佳合成配方与JH9的相同。
2.2.3 聚羧酸减水剂JH35合成配方的确定
由表4可知,四因素在所设计的三水平下合成的聚羧酸减水剂JH35掺入水泥净浆中,所测水泥净浆的初始流动度相差不大。
从极差R可知,合成JH35时各因素对水泥净浆初始流动度的影响均不及合成JH9和JH23时显著,影响程度稍大的为AA的用量。
图3为四因素在三水平下所合成的JH35对水泥净浆流动度经时损失的影响。
由图3可知,MAS用量对水泥净浆初始流动度及流动度经时损失的影响均不大,MAS 用量可取0.5~1.5mol;AA用量过少,初始流动度小,AA用量过大,流动度经时损失大,AA用量以5.0mol为宜;PA用量对水泥净浆的初始流动度的影响不大,PA用量为1.00mol 时,在经时60min前的流动度明显高于用量为1.25和1.5mol时的流动度,而PA用量为1.25mol时的经时流动度始终大于用量为1.5mol时的流动度,因此用量PA 可取1.25~1.5mol;APS用量为15%时,初始流动度大,且流动度经时损失小,APS 取15%为宜。
综合前述,聚羧酸减水剂JH35的最佳合成配方为:MAS:AA:PA(摩尔)=1.0:5.0:1.0,APS 用量为15%。
2.3 采用最佳配方合成的减水剂对水泥净浆流动度的影响
减水剂对水泥颗粒的分散作用与其分子结构及形态有关,水泥净浆的流动度经时损失主要与水泥粒子表面减水剂分子吸附层的立体斥力有关。
对于该聚羧酸减水剂,水泥净浆分散性保持的机理还在于减水剂分子中聚醚侧链以酯键的形式与主链连接,在碱性环境中发生分解,缓慢释放羧基,二次补充作用于水泥粒子间的静电斥力,使水泥净浆流动度的损失得到有效控制。
聚羧酸减水剂JH9、JH23、JH35的侧链长度不同,空间位阻效应不同,对水泥净浆分散性及分散保持性也就不同。
图4为JH9、JH23、JH35在不同掺量时对水泥净浆初始流动度的影响。
图5为掺JH9、JH23、JH35(掺量均为水泥质量的0.5%)对水泥净浆流动度经时损失的影响。
由图4可知,不同侧链长度的聚羧酸减水剂JH9、JH23、JH35在不同掺量下对水泥净浆初始流动度影响相差不大。
由图5可知,掺聚羧酸减水剂JH23、JH35的水泥净浆的经时损失小,尤以JH23聚羧酸减水剂为佳;而掺JH9的水泥净浆流动度经时损失大。
可见侧链较长的聚羧酸减水剂对水泥净浆的流动度保持有利。
这是因为多羧酸系共聚物为梳形柔性吸附,其疏水基团吸附在水泥
颗粒表面,聚醚侧链向外伸展,侧链较长的聚羧酸减水剂的空间位阻比侧链较短的聚羧酸减水剂的大,同时因为聚羧酸减水剂中的侧链以酯键的形式与主链连接,在碱性环境中发生缓慢分解而释放羧基,侧链较长的聚羧酸减水剂羧基释放时间相对较长,从而使流动度经时损失小,有利于流动度保持。
3 结论
(1)尽管磺酸基具有较强的吸附能力和分散性,具有较强的表面活性,有利于减水剂分子在水泥颗粒上吸附,提高动电位,但MAS用量越多,对水泥颗粒的分散性并非越大。
(2)AA用量较大时对提高水泥净浆的分散性有利,但对分散性的保持不利。
(3)引发剂过硫酸铵用量过大,对水泥净浆的分散性及分散性的保持不利。
这是由于引发剂用量愈大,减水剂分子量愈小,分子链愈短。
短的分子链对水泥净浆分散性及分散性保持不利。
(4)PA用量较大时,对水泥净浆的初始流动度不利,但有利于流动度保持。
(5)合成不同侧链长度的聚羧酸减水剂,其最佳配比不尽相同。
对于聚羧酸减水剂JH9 和JH23其最佳配比为:MAS:AA:PA(摩尔)=1.5:5.0:1.25,APS用量为15%;JH35的最佳配比为MAS:AA:PA(摩尔)=1.0:5.0:1.0,APS用量为15%。
(6)在最佳配比下合成的JH23、JH35聚羧酸减水剂有较好的初始流动度且流动度经时损失小,尤以JH23为佳。
聚羧酸减水剂JH9的经时损失大。