張建鋼(上虞吉龍化學(xué)建材有限公司,浙江 紹興 312368)

1 聚羧酸系減水劑的合成

1.1 試驗儀器與合成原材料

試驗所用儀器有四口燒瓶、冷凝回流管、恒溫磁力攪拌器、氮氣瓶、溫度計。

合成用原材料有甲基丙烯酸（化學(xué)純）、自制聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯、過硫酸銨（化學(xué)純）、去離子水、甲基丙烯?；撬徕c（化學(xué)純）。

1.2 合成方法

聚羧酸系減水劑的合成采用的是水溶液聚合法，具體過程為先將甲基丙烯酸與酯化大單體聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯進行混合，根據(jù)濃度要求調(diào)配成需要的水溶液，再把引發(fā)劑調(diào)配成所需規(guī)格的水溶液，然后把甲基丙烯?；撬徕c與適量蒸餾水相融合，溶解后將其倒入四口燒瓶內(nèi)，再通入氮氣，啟動攪拌器。等到溶液溫度升高到85℃之后，分別滴加引發(fā)劑水溶液與單體混合水溶液，保持勻速滴加并在2—3小時內(nèi)完成。隨后保持恒溫狀態(tài)，每1小時對體系中沒有發(fā)生反應(yīng)的雙鍵含量進行測試，如果未出現(xiàn)明顯變化，則表示反應(yīng)過程結(jié)束。將反應(yīng)物冷卻恢復(fù)室溫，使用適當(dāng)濃度的氫氧化鈉溶液將反應(yīng)物的PH值調(diào)和到7左右，最終得到的物質(zhì)就是聚羧酸系減水劑。

2 聚羧酸系減水劑的性能研究

2.1 反應(yīng)濃度對聚羧酸系減水劑性能的影響

聚合反應(yīng)過程中溶液的濃度會對減水劑相對分子質(zhì)量與分子結(jié)構(gòu)、單體轉(zhuǎn)化率產(chǎn)生重要的影響。而反應(yīng)濃度則會對聚合產(chǎn)物的最終聚合度、聚合反應(yīng)速率產(chǎn)生巨大影響，由于反應(yīng)濃度與引發(fā)劑濃度及單體濃度之間存在直接關(guān)系，在單體濃度提高的同時，聚合度與聚合反應(yīng)速率也會相應(yīng)提高，且減水劑動力學(xué)鏈長同單體濃度分子之間呈正相關(guān)關(guān)系，同引發(fā)劑濃度平方根呈負相關(guān)關(guān)系；如果聚合反應(yīng)濃度過高，那么減水劑的相對分子質(zhì)量就會過大，造成反應(yīng)的控制難度增加，如果濃度過低，則會造成單體轉(zhuǎn)化率的減低。

2.2 加料方式對聚羧酸系減水劑性能的影響

圖1：不同加料方式的未反應(yīng)雙鍵含量

該處主要對共聚單體溶液與引發(fā)劑溶液一次性投入法、共聚單體溶液與引發(fā)劑溶液分別滴加、共聚單體溶液與引發(fā)劑溶液混合滴加這三種加料方式對聚羧酸系減水劑性能所產(chǎn)生影響進行比較。不同加料方式，對減水劑分散性與未反應(yīng)雙鍵含量造成的影響如圖1,2所示。

圖2：不同加料方式的初始流動度

由圖1,2分析可知，共聚單體溶液與引發(fā)劑溶液一次性投入法的未反應(yīng)雙鍵含量最大，該加料方式所制出的聚羧酸系減水劑所具有的分散性最差，而共聚單體溶液與引發(fā)劑溶液分別滴加的未反應(yīng)雙鍵含量最大，該加料方式所制出的聚羧酸系減水劑所具有的分散性最好。出現(xiàn)該結(jié)果的原因在于如果共聚單體溶液與引發(fā)劑溶液一次性投入，那么活性相對比較大的甲基丙烯酸受引發(fā)劑的影響會在較短時間內(nèi)發(fā)生自聚反應(yīng)，但是活性相對比較小的大單體則會殘留于反應(yīng)體系當(dāng)中，聚羧酸系減水劑分子結(jié)構(gòu)中存在的官能團比例同原料之間的配比出現(xiàn)嚴重偏離，并且相對分子質(zhì)量的具體分布也相對不集中；此外，引發(fā)劑濃度對單體分子質(zhì)量與反應(yīng)速率形成的影響比較大，在引發(fā)劑一次性加入的情況下，自由基濃度超過正常標(biāo)準(zhǔn)，造成反應(yīng)速率增加，減水劑相對分子質(zhì)量低于正常水平，當(dāng)反應(yīng)至后期時，體系中自由基濃度會相對降低，從而無法發(fā)生單體聚合。但是連續(xù)滴加引發(fā)劑則能在反應(yīng)過程中保持恒定的反應(yīng)劑濃度，使減水劑相對分子質(zhì)量能夠均勻分布。

3 結(jié)語

通過水溶液聚合法，把甲基丙烯酸、自制聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯、過硫酸銨與甲基丙烯?；撬徕c聚合成為聚羧酸系減水劑，當(dāng)聚合溶液反應(yīng)濃度為40%時最佳，加料方式采用共聚單體溶液與引發(fā)劑溶液分別滴加時，所制出的聚羧酸系減水劑的分散性最好。

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