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1、学 海 无 涯 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
2、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
3、。 (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,学 海 无 涯,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： 、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，
4、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。（经 减压蒸馏脱水，酸化反应更为完全）。 、聚合反应：采用过硫酸铵引发、水溶液聚合法。计量酯化产物即 聚乙二醇单甲基丙烯酸酯 1545kg，丙烯酸 77.3kg，分子量调节剂十二烷基硫 醇 21.3kg，配以 130 kg 去离子水，泵入滴定罐 A 备用，是为A 料。计量过硫 酸铵 34.5kg，配以 950kg 去离子水，泵入滴定罐 B 备用，是为 B 料。加去离子水 1425kg 入釜，升温至 85，同时滴定 A、B 料。A 料 3 小时滴定完，B 料 3.5 小时滴定 完，保温 1.5 小时。（温度控制：902）。 （3）、中和反应，将
5、反应好的聚合物降温至 50以下，边搅拌边加入片 碱 100kg，调节 PH 值 67，反应完成，得到含固量为 30%的聚酯类聚羧酸系高,学 海 无 涯,性能减水剂成品。 (二)、聚醚类聚羧酸系高性能减水剂合成工艺, 成品,、合成工艺简图 ： 聚合反应 中和反应 、反应过程如下 ：,、聚合反应：计量维生素 C：2.975kg，疏基乙酸：4.375kg，配以 580kg 去离子水，泵入滴定罐 A 备用，是为 A 料。计量丙烯酸 175.5kg，配以 44kg 去 离子水，泵入滴定罐 B 备用，是为 B 料。往反应釜内加入去离子水 930kg，烯丙 醇聚氧乙烯醚 1800kg，由室温升至 55，加入
6、双氧水 6.2kg(配 114kg 去离子水)， 同时滴定A、B 料，B 料 3 小时滴定完，A 料 3.5 小时滴定完，保温 1 小时。（温 度控制 602）。 、中和反应：将聚合物降温至 50以下，边搅拌边加入片碱 67.5kg， 调节 PH 值 67，反应完成。继加去离子水 1100kg，得到含固量为 40%的聚醚 类聚羧酸系高性能减水剂成品。 三、 几点补充 1、 在聚酯类聚羧酸系高性能减水剂的合成中，减水剂中间大分子单体聚乙二醇 单甲基丙烯酸酯的合成是决定减水剂性能的关键因素。因此，我们应该通过对不 同分子量的聚乙二醇与甲基丙烯酸在不同摩尔比，不同反应温度、不同阻聚剂掺 量、不同催化
7、剂掺量、不同反应时间等试验条件下的研究，确定最佳的酯化工艺， 达到 95%以上的酯化率。 2、 通过对不同引发剂掺量、不同分子量调节剂掺量、不同反应温度、不同反应 时间等试验条件下的研究，确定最佳的聚合工艺。 3、 关于 PH 值控制。PH 值在 67 范围内较好：当 PH 值低于 4 时，聚合物浑,学 海 无 涯 浊，其净浆流动度、混凝土坍落度全无；当 PH 值高于 9 时，其净浆流动度、混 凝土坍落度开始下降。 四、 结束语 聚羧酸系高性能减水剂的研发，应用是混凝土外加剂发展史上的一个里程碑。 由于其分子结构可调性比较大，我们应该通过改变分子结构中官能团的种类和数 量赋予其更高的性能。如低温早期强度型、高坍落度保持型、抗收缩型、低粘型 等等。无疑，聚羧酸系高性能减水剂将成为混凝土外加剂技术的发展方向，其市 场亦将面临一个极大的发展机遇。,
