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文章编号：1004-3918（2009）05-0539-04聚羧酸系高效减水剂的合成鲁郑全1，刘应凡2，郭利兵1，李江涛1（1.河南省科学院化学研究所有限公司，郑州450002； 2.郑州轻工业学院，郑州450002）摘要：以丙烯酸、甲基丙烯酸、甲氧基聚乙二醇、聚乙二醇、甲基丙烯磺酸钠等为主要原料，以过硫酸铵为引发剂合成了聚羧酸系减水剂.同时采用正交试验确定了合成产品的比较合适的配比.实验结果表明，当减水剂的掺量为1％，水灰比为0．35时，水泥静浆流动度超过290nm ，减水率超过了国内同类产品的水平.通过红外光谱分析表征，合成产品的分子结构与设计的分子结构相吻合.关键词：聚羧酸系减水剂；正交试验；水泥静浆流动度中图分类号：TU 528．042．2文献标识码：A混凝土减水剂是指在混凝土中掺加一种外加试剂，该试剂能在保持流动性基本相同的情况下，使混凝土用水量减少，从而提高混凝土强度和耐久性，或者在水泥用量和水灰比不变的情况下，增加混凝土流动性，改善混凝土的施工性能[1].混凝土高效减水剂是高性能、绿色混凝土发展的关键.混凝土减水剂主要包括三聚氰胺系、萘系、氨基磺酸系、改性木质素磺酸系和聚羧酸系等.在众多高效减水剂中，具有梳形分子结构的聚羧酸系高效减水剂因其减水率高、坍落度保持性能良好、掺量低、不引起明显缓凝等优异性能，成为近年来国内外研究和开发的重点[2-4].在国外，聚羧酸系减水剂的研究已有相当长的历史，其研究和应用已经成熟.日本是研究和使用聚羧酸类减水剂最多也是最成功的国家.国内混凝土外加剂的研发仅相当于日本上世纪80年代中期水平.而聚羧酸系减水剂的研发还处于初期阶段.因此研究开发聚羧酸系高效减水剂的合成工艺具有重要的实际意义.本文以丙烯酸（AA ）、甲基丙烯酸（MAA ）、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇（MPEG ）、聚乙二醇（PEG ）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）、对甲苯磺酸、对苯二酚、过硫酸铵等为主要原料，以过硫酸铵为引发剂，采用溶液聚合的方法合成了聚羧酸系减水剂.在实验过程中采取不同原料进行了探索，采用简单的正交实验确定了产品的最佳配比，进一步优化了减水剂的性能，该工艺适合大规模化生产.1实验部分1．1主要仪器与试剂主要仪器为Bruucker VECTOR 22型红外光谱仪.试剂：丙烯酸（AA ）、甲基丙烯酸（MAA ）、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇（MPEG ）、聚乙二醇（PEG ）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）、对甲苯磺酸、对苯二酚、过硫酸铵等均为分析纯.1．2丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯（MPA ）的制备将一定量的甲氧基聚乙二醇、对甲苯磺酸、对苯二酚、苯一次加入到500m L 的四口烧瓶中，再将一定量的丙烯酸加入到60m L 的滴液漏斗中.开始搅拌、加热至温度达到80℃，并在此时开始滴加丙烯酸，1h 左右滴加完毕.然后升温至100℃恒温反应6h .反应结束后将溶液转移至250m L 的三口烧瓶中，水浴加热进行减压蒸馏，在真空度0．08～0．09M P a 收集38～40℃的馏分.剩余溶液为丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯.1．3聚羧酸系高效减水剂的合成先将丙烯酸（AA ）和酯化大单体MPA 配成质量分数60％的水溶液，一定量蒸馏水将甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）溶解，将3种溶液混合均匀后加入到滴液漏斗，再将引发剂配成质量分数10％的水溶液加入到滴液漏斗中，待升温到75℃时，加入少量的单体和引发剂溶液，在45min 左右滴加完剩余单体混合溶液和引发收稿日期:2009-02-13基金项目:河南省科技成果转化计划资助项目作者简介:鲁郑全（1963－），男，河南郑州人，副研究员，硕士，研究方向为高分子材料.第27卷第5期2009年5月河南科学HENAN SCIENCEVol.27No.5May 2009第27卷第5期河南科学剂溶液，然后升温至80℃，保温2h ，反应后自然冷却至室温，加入质量分数30％的NaOH 溶液，将减水剂pH 值调至6～7左右，得到聚羧酸高性能减水剂.1．4水泥静浆流动度测试1）将玻璃板放置在水平位置，用湿布将玻璃板、截锥圆模、搅拌器、搅拌锅均匀擦拭，使其表面湿而不带水渍.将截锥圆模放在玻璃板中央，使用时不覆盖待用.2）加300g 水泥倒入锅内，加入减水剂和105g 水，搅拌3min .将拌好的静浆迅速注入截锥圆模内，用刮刀刮平，将截锥圆模按垂直方向提起，同时开启秒表计时，任水泥浆在玻璃板上流动，在30s 时使用直尺量取流淌部分互相垂直的两个方向的最大直径，取平均值即为水泥静浆流动度.2结果与讨论2．1反应原料选择聚羧酸高效减水剂的分子结构呈梳形，特点是主链上带多个活性基团，并且极性较强；侧链带有亲水的活性基团，并且链较长、数量多；疏水基团的分子链段较短，数量也少.一般来讲，具有长侧链、短主链、高密度磺酸基等结构的聚羧酸类减水剂分散性好.聚羧酸高效减水剂的产品繁多，但其结构都基本上遵循一定的规则：在梳型聚合物主链上引入一定比例的官能团，如羧基、磺酸基等来提供电荷斥力；在支链上引入长短不同的聚氧烷基醚类侧链，其醚键的氧与水分子形成强力的氢键，并形成溶剂化的立体保护膜，该保护膜既具有分散性，又具有分散保持性；通过调整聚合物主链上各官能团的相对比例、聚合物主链和接技侧链长度以及接技数量的多少，达到结构平衡的目的.本文选择丙烯酸（AA ）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）、丙烯酸甲氧基聚乙二醇大单体（MPA ）作为主要原料，以过硫酸铵（APS ）作为引发剂合成高效的聚羧酸减水剂.2．2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（SMAS ）、丙烯酸甲氧基聚乙二醇大单体（MPA ）和过硫酸铵（APS ）4个因素的用量，考察4个因素在3水平下合成的各种聚羧酸减水剂的工作性能.正交实验设计如表1和2所示.2．3减水剂性能测试鉴于减水率测定比较繁琐，现以水泥净浆初始流动度为标准确定聚羧酸减水剂的最佳合成配方.上述通过正交实验合成的一系列聚羧酸减水剂的固含量、掺加量、用水量和水泥净浆初始流动度的实验结果如表3所示.表4给出了丙烯酸（AA ）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）、丙烯酸甲氧基聚乙二醇单体（MPA ）和过硫酸铵（APS ）4个因素下的水泥净浆初始流动度的平均值.表4给出了丙烯酸（AA ）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）、丙烯酸甲氧基聚乙二醇单体（MPA ）和过硫酸铵（APS ）的用量对水泥净浆流动度的影响.从表4可以看出4个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APS ，AA ，SMAS ，MPA .其中MPA 和AA 用量均出现极大值，若MPA ，AA 用量偏大会严重影响水泥净浆初始流动度.这可能是羧酸基团、酯化基团过多，相对降低了分子中磺酸基团的相对含量.而SMAS 用量出现了极小值，说明少量的SMAS 用量，共聚反应能够顺利进行，可以提高共聚物中的电荷密度，有助于其在水泥颗粒表面的吸附，静电排斥力和空间位阻作用得以增强，水泥分散性能明显改善，但是，超过一定量，由于聚合活性低，其在聚合物中残留量多，致使水泥浆中游离的磺酸盐多，共聚产物表1正交实验因素表Tab．1The factor of orthogonal test因素水平123MPA/g AA/g SMAS/g APS/g8.25.41.60.216.48.12.40.524.610.83.20.8因素第1组第2组第3组第4组第5组第6组第7组第8组第9组MPA AA SMAS APS111112221333212322312312313232133321表2正交实验设计Tab．2The design of orthogonal test540--2009年5月不能很好地吸附在水泥颗粒表面，造成流动度显著下降.APS 的用量表明引发剂用量对减水剂有显著影响.分析其原因是因为引发剂用量较少时，得到的共聚物分子量较大，而使其表面活性降低，同时分子量太大还会增加聚合物吸附至水泥颗粒表面的阻力，使DLVO 效应和空间位阻效应得不到充分的发挥，水泥净浆实验表现为流动度降低.但如果引发剂过量，反应过于剧烈，会发生暴聚.将上述数据换算为物质的量，则合成减水剂的最好配方为：n （MPA ）∶n （AA ）∶n （SMAS ）=1.0∶4.5∶0.4，引发剂的用量为酯化大单体的3%～5%左右.同时我们测试了在最佳水泥净浆初始流动度条件下的混凝土减水率达到27．3％，超过了上海某化学建材有限公司的此类产品的25．2％减水率.2．4减水剂的分子结构表征图1给出了所合成的高效减水剂的红外光谱，从图1可以看出1636cm －1处归属丙烯酸的双键的收缩振动峰，3448cm －1处归属羟基的伸缩振动峰，1108～1126cm －1归属羟基的弯曲振动吸收峰，2872cm －1归属聚氧烷基醇长链上的碳氢键伸缩振动峰，1724cm －1是酯键的特征吸收峰，1195，1248cm －1归属磺酸基团2个氧硫双键的不对称收缩振动峰，950，989cm －1是磺酸基团氧硫双键的对称收缩振动峰，620cm －1是氧硫键的振动吸收峰.红外光谱分析数据表明合成产品的分子结构与设计的分子结构相吻合.3结论本文在水溶液中，以过硫酸铵为引发剂，采用丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠等不饱和单体直接共聚，合成了一类具有梳型分子结构的聚羧酸高效减水剂.通过正交试验确定了合成减水剂的物质的量比：n （MPA ）∶n （AA ）∶n （SMAS ）＝1．0∶4．5∶0．4，引发剂的用量为酯化大单体的3％～5％左右.表明调整聚羧酸减水剂的主链结构，改善聚合物分子的亲水亲油平衡，可以进一步改进聚羧酸减水剂的分散性能样品1号2号3号4号5号6号7号8号9号固含量/%掺加量/g 用水量/g 30.59.898.232.39.398.735.68.499.627.111.196.934.88.699.426.011.596.537.58.0100.032.19.398.735.28.599.530s 流动度/mm180261258250235273246292135表3减水剂的性能Tab．3The performance of the superplasticizer表4丙烯酸（AA ）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS ）、丙烯酸甲氧基聚乙二醇单体（MPA ）和过硫酸铵（APS ）对水泥净浆流动度的影响Tab．4The effect of AA ，SMAS ，MPA and APS on the fluidity of static cement net MPA 用量/gAA 用量/gSMAS 用量/gAPS 用量/g8.216.424.6 5.48.110.8 1.6 2.4 3.20.20.50.8平均流动度/mm233252223225262222247215246157252253鲁郑全等：聚羧酸系高效减水剂的合成强度比/%波数/cm -1541--第27卷第5期河南科学及分散保持性能.水泥净浆流动度测定表明，制备的聚羧酸减水剂对水泥粒子具有较好的分散作用，当掺量为水泥质量的1．0％，水泥净浆流动度达到292mm ，混凝土减水率分别达到27．3％，超过了上海某化学建材有限公司的此类产品的25．2％减水率.参考文献:［1］汪海平，陈正国.聚羧酸类高效减水剂的研究现状与发展方向［J ］.胶体与聚合物，2004，23（4）：31-32．［2］Shunsuke H .Interaction between cement and chemical admixture from the point of cement hydration ，absorption behaviour ofadmixture and paste rheology ［J ］.Cement ＆Concrete Research ，1999，8：1159-1165．［3］Morin V ，Tenoudji C F ，Feylessoufi A.Super plasticizer effects on setting and structure mechanisms of ultrahigh performance ［J ］.C ement ＆C oncrete Research ，2001（31）：63-71．［4］Nawa T．Adsorption characteristics of super-plasticizers on cement component mineral ［J ］.Cement ＆Concrete Research ，2002，32（10）：1507-1513．The S ynthesis of P olycarboxylate-T ype H igh P erformance S uperplasticizerLu Zhengquan 1，Liu Yingfan 2，Guo Libing 1，Li Jiangtao 1（1．Henan Institute of Chemistry ，Henan Academy of Sciences ，Zhengzhou 450002，China ；2．Zhengzhou University of Light Industry ，Zhengzhou 450002，China ）Abstract:This paper presents a method of synthesis of polycarboxylate-type superplasticizer using acrylic acid ，methyl acrylate ，methoxy polyethylene glycol ，polyethylene glycol and propylene-sodium as the main raw materials and using the ammonium sulfate as the initiator．The optimum ratio of the product is determined by orthogonal test．The results show that when the amount of addition of superplasticizer prepared is 1％and the ratio of water /cement is 0．35，the fluidity of static cement net is more than 290mm and the rate of reducing water is more than similar products in the domestic level．The characterization of FTIR shows that the molecular structure of product is consistent with the molecular structure designed．Key words:polycarboxylate-type superplasticizer ；orthogonal test ；fluidity of static cement net542--。
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。
聚羧酸减水剂的合成及其引气与早强性能研究共3篇聚羧酸减水剂的合成及其引气与早强性能研究1聚羧酸减水剂是一种新型的高效混凝土减水剂，与传统的磺酸盐减水剂相比，具有优异的减水效果和低泌水率特性。
其主要成分是聚羧酸及其改性产物，可以通过复杂的化学反应过程进行合成。
本文将介绍聚羧酸减水剂的合成方法，并对其引气和早强性能进行研究。
一、聚羧酸减水剂的合成方法1. 聚合法聚合法是一种常见的聚羧酸减水剂合成方法。
该方法的步骤如下：首先将单体与引发剂混合，在所需温度下进行聚合反应，得到聚羧酸。
然后将聚羧酸与交联剂混合，进行交联反应，最终形成聚羧酸减水剂。
聚合法合成的聚羧酸减水剂具有分子量大、结构稳定的特点。
但该方法存在聚合反应难控制、引发剂残留等问题。
2. 缩合反应法缩合反应法是另一种常见的聚羧酸减水剂合成方法。
该方法的步骤如下：将羟基聚氧化物和羧酸混合反应，使其发生缩合反应，得到聚羧酸酯。
再将聚羧酸酯与羧酸混合反应，得到聚羧酸减水剂。
缩合反应法合成的聚羧酸减水剂具有结构简单、反应温和等优点，但副反应简单易失活、成本较高等问题。
综合比较，聚合法和缩合反应法各有优缺点，应根据实际情况选择合适的方法进行合成。
二、聚羧酸减水剂的引气性能研究引气是混凝土中的微气泡，可以降低混凝土的密实度和提高其抗冻性、耐久性等性能。
聚羧酸减水剂可以通过控制化学结构实现引气作用。
目前较为常用的引气剂是联苯甲酸类聚羧酸减水剂，其引气机理是气泡在混凝土中的生成、扩散和稳定。
由于聚羧酸减水剂中与引气作用相关的络合基团结构不同，引气性能也有差异。
研究表明，以亲水性较高的羟基带有醛基的聚羧酸为基础的聚羧酸减水剂引气性能较好，可获得满意的减水效果和引气效果。
同时，引气剂的加入量、混凝土的水胶比和气孔度等因素也会影响聚羧酸减水剂的引气性能。
三、聚羧酸减水剂的早强性能研究早强是指混凝土在一定养护期内表现出的强度发展速度。
聚羧酸减水剂中常常添加缓凝剂，可以充分利用其多种羧酸基团作用，实现早强效果。
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。
减水剂复配方法:
1、母液固含40%,则固含为6%的减水剂1吨里复配母液需=(1000/40)*6=150kg.
简单记忆25kg母液为1个固含.也就是配7个固含直接算25*7=175的母液即可.
至于其他小料，如夏天每吨减水剂复配葡钠20‰，即每吨加葡钠20kg 即可。
2、在搅拌站试配时复配少量的外加剂算法为：复配固含为6%的减水剂400g，母液需=（6%/40%）*400=60g。
简单记忆，每配400g多少固含的外加剂，即加母液固含*10即可。
例配400g固含为8的外加剂加母液80g。
如果配500g固含为8的外加剂加母液=（80/400）*500=100.
同理可复配其他重量外加剂
至于小料：如夏天每吨减水剂复配葡钠20‰，则复配400g减水剂时加葡钠=400*20‰=8g。
同理，复配800g减水剂，纤维素掺量为1.5‰，则加纤维素=800*1.5‰=1.2g。
1引言高效减水剂等作为混凝土外加剂在整个工程建设中发挥着重要作用，减水剂的发展可分为三个阶段：以木钙为主的普通减水剂，到以萘系为主的高效减水剂，再到以聚羧酸系为代表的高性能减水剂，而聚羧酸高效减水剂相比前两者具有良好的环保性能和技术优势，被广泛用于现代化混凝土工程中，其含有有害物质量较少，且减水率高，掺量较少，能显著提升混凝土强度，因而快速获得建筑工程应用，比如三峡工程等多个建筑工程中均使用了聚羧酸减水剂。
2国内外研究综述首先，1986年由日本研发了亲水性官能团聚羧酸减水剂，这种减水剂具有低坍损速度和高效减水率，之后将其运用于混凝土工程中。
1995年后，相比其他类型的减水剂，这种聚羧酸高效减水剂在工程中实现了广泛应用，占据整个建筑工程的80%。
日本将这种减水剂作为高性能AE减水剂，并在之后纳入了国家行业标准中，欧美对于聚羧酸高效减水剂的相关研究滞后于日本，由于美国等发达国家发现，将聚羧酸高效减水剂加入混凝土后会影响减水性能以及混凝土沁水性能，因此使用量较少，仅达到20%左右。
从国内研究上来看，21世纪我国在建设工程和工业生产中才开始使用和研究聚羧酸高效减水剂，早期主要使用马贝、西卡等减水剂产品，但由于这种材料成本高，无法实现广泛应用，只能够利用一些大型工程建设中。
伴随着科学技术发展，对于减水剂原材料，分子结构，工艺设计进行改进优化，之后使其成本降低可用于一般工程建设中。
如根据郭广仁等研究学者，研发了聚羧酸高效减水剂，这种减水剂相比其他减水剂来说能够显著降低掺量达到 1.50%，其含气量达5%，同时减水率能够达到30%以上。
国内目前聚羧酸减水剂相关研究已经获得很多进展，但由于这种减水剂会发生化学反应和本身存在敏感性等问题，国内外研究学者纷纷针对聚羧酸减水剂的工艺进行优化筛选，深入探讨其与水泥的适应性等问题。
3在实际应用中聚羧酸减水剂的问题分析在混凝土预拌过程中原材料差异性，地域性以及技术人员使用，理论知识等相关因素均会影响其使用效果。
聚羧酸减水剂的合成与探究摘要：以聚乙二醇、马来酸酐、对甲基苯磺酸为单体、过硫氨酸为引发剂，经水溶液聚合制备了可用作聚羧酸盐高效减水剂的共聚物。
并通过水泥流动度和黏度测定了本实验制备的聚羧酸盐高效减水剂的作用和应用效果。
关键词：聚羧酸盐；减水剂；马来酸酐；对甲基苯磺酸；大分子单体前言近年来,混凝土高效减水剂的研究和应用越来越朝着多功能化和高效化方向发展,品种繁多.在众多系列的高效减水剂中,具有梳形分子结构的聚羧酸盐高效减水剂因其分散性强、掺量低、混凝土坍落度损失小等优点而日益受到世人的瞩目.根据聚羧酸盐高效减水剂的减水作用机理,人们通常从两方面来设计大分子一是合成具有强极性基团,如羧基、羟基、磺酸基等,以提供静电斥力,使团聚的水泥粒子得以分散;二是在分子链上引入亲水性长侧链,如聚氧乙烯基醚等,以提供空间位阻效应,从而有利于水泥浆体在较长时间内保持较好的流动性. 在此类减水剂的合成中, 减水剂中间大分子单体聚乙二醇单丙烯酸酯( PEA)的合成是决定减水剂性能的关键因素, 但目前国内这方面研究成果不多。
本研究通过聚乙二醇与丙烯酸的酯化, 在聚氧乙烯基链上接枝双键, 再进行下一步减水剂的共聚合成; 并比较了用有机溶剂环己烷、乙酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯合成单酯、以及不使用有机溶剂、真空抽吸直接催化合成单酯的合成工艺。
实验目的（1）了解聚羧酸系减水剂的分子结构；掌握聚羧酸系减水剂的合成原理和方法。
（2）掌握优化制备工艺的方法。
（3）掌握减水剂对水泥净浆塑化效果和新拌混凝土性能的影响。
（4）运用现代测试技术（如IR、XRD、SEM等）分析减水剂的结构和水泥浆体的动力学研究。
（5）掌握减水剂的复配技术。
实验原理1.高效减水剂的作用机理（1）静电斥力理论静电斥力理论以 DLVO 平衡理论、双电层理论为基础，从表面物理学来看，水泥颗粒是带有电荷的物质，水泥发生水化后，高效减水剂会定量吸附在它的表面，水泥颗粒表面带上相同电荷，形成双电子层，亲水基指向水相。
聚羧酸系水泥减水剂的工艺流程方案方案一：1.1 工艺流程1.2 反应方程式第一步，马来酸酐（MA）与聚乙二醇（ PEG）酯化。
第二步，马来酸聚乙二醇酯大分子单体与甲基丙烯酸（MAA）、2 - 丙烯酰胺基- 2 - 甲基丙烯磺酸钠（AMPS）共聚。
1.3 合成方法先以一定侧链长度的聚乙二醇跟过量的马来酸酐在通氮条件下反应生成混合单体（ PA）n，如用分子量为400， 1 000， 2 000， 6 000的聚乙二醇时，其聚合度（通常称为链长n）分别为9、23、45、136，生成的混合单体分别记为PA9， PA23， PA45， PA136。
合成减水剂时，按照分子设计的要求配合各种单体的比例，分步加入反应瓶中，加入溶剂，用氮气置换反应瓶内的空气，并在氮气保护下升温到90 ℃，同时滴加含有引发剂的溶液和其他共聚单体组分1 h，搅拌下进行聚合反应4～5 h。
聚合反应后得到均匀透明共聚羧酸溶液。
用稀碱溶液调整pH值到7～8，并调配溶液含固量在20%左右。
产品性能参照GB 8077 - 97混凝土外加剂匀质试验方法中的水泥净浆流动性表示。
方案二：1.1 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。
方案三：1．1合成实验原料甲基丙烯酸(MAA)：工业级，北京东方化工厂；甲基丙烯酸聚L--醇单甲醚酯(MAAMPEA400、800、1200)：自制；2一丙烯酰胺一2一甲基丙磺酸(AMPs)，工业级，进口；其它助剂：分析纯，上海化学试剂有限公司。
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。
