毕业设计（论文）：聚羧酸系混凝土减水剂制备

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1、武汉科技大学本科毕业论文绪论（一）高性能聚羧酸减水剂概述聚羧酸类减水剂是继以木钙为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高效减水剂之后发展起来的第三代高性能化学减水剂，其综合性能优异，不仅具有高减水率，而且还可以有效的抑制坍落度损失，目前有较好的应用前景。日本首先于80年代初开发出聚羧酸系高效减水剂，1985年开始逐渐应用于混凝土工程。1995年以后，聚羧酸盐系减水剂在日本的使用量超过了萘系减水剂。目前国内对萘系、三聚氰胺系等高效减水剂的研究和应用已日趋完善，不少科研机构已开始转向对聚羧酸系高性能减水剂的开发与研究。在混凝土中掺入少量高效减水剂，就

2、能在保持混凝土配比不变时，改善混凝土的和易性;在保持和易性不变时，减少用水量，从而提高混凝土的强度;在保持强度不变时，节约水泥用量。由于混凝土中加入减水剂的物理化学作用，使混凝土均匀、致密，因而改善了混凝土的抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀等各项性能。聚羧酸系减水剂具有以下特点：1、掺量低、减水率高：减水率可高达45%，可用于配制高强以及高性能混凝土。　　2、坍落度轻时损失小：预拌混凝土2h坍落度损失小于15%，对于商品混凝土的长距离运输及泵送施工极为有利。　　3、混凝土工作性好：用PC聚羧酸系高性能减水剂配制的混凝土即使在高坍落度情况下，也不会有

3、明显的离析、泌水现象，混凝土外观颜色均一。对于配制高流动性混凝土、自流平混凝土、自密实混凝土、清水饰面混凝土极为有利。用于配制高标号混凝土时，混凝土工作性好、粘聚性好，混凝土易于搅拌。。　　4、混凝土收缩小：可明显降低混凝土收缩，显著提高混凝土体积稳定性及耐久性。　　5、碱含量极低：碱含量≤0.2%。　　6、产品稳定性好：低温时无沉淀析出。　　7、产品绿色环保：产品无毒无害，是绿色环保产品，有利于可持续发展。8、经济效益好：工程综合造价低于使用其它类型产品。根据混凝土外加剂协会2002年的统计结果，我国主要混凝土外加剂生产企业外加剂总产量为1

4、87万吨，减水剂类产品产量106万吨，占外加剂总产量的57%，是混凝土外加剂中使用量最大、用途最广的不可代替的品种。目前我国掺外加剂混凝土仅占混凝土总量的30％左右，发达国家使用外加剂混凝土占混凝土总量的70%～80%，有些国家已经达到100%，要达到国外现在外加剂的应用发展水平，我们还有很大的发展空间，外加剂的研究和生产仍有巨大的潜在市场；在各类外加剂产品中用量最大的就是减水剂。高效减水剂可使混凝土的水灰比下降到0.25以下，而水泥用量仍可保持在500kg/m³。同时，它的坍落度可保持在200mm以上，完全能满足泵送需要，从而可配制出高强、

5、超高强混凝土。这类混凝土的应用情况反映了整个国家的高效减水剂的技术水平。北美、欧洲的一些国家和日本、澳大利亚等应用超高强、高性能混凝土相对较多。近10年来，中国在混凝土技术方面取得了明显的进步。在普遍应用C30和C40等级混凝土的基础上，C50.C60高性能混凝土的工程应用范围不断扩大，C80混凝土己在预应力管桩构件中使用，也有少量C80-20-武汉科技大学本科毕业论文高强泵送混凝土在工程中应用，使混凝土从较低强度迈入了高强混凝土阶段。（二）衣康酸单体代替部分丙烯酸大单体聚羧酸系减水剂的主要合成方法为大单体直接共聚法。它是由大单体和一定比例的

6、各种小单体(主要为羧酸类单体和磺酸类单体)直接通过水溶液聚合制得PC减水剂。采用该方法，其产物分子结构的可设计性好，产品质量比较稳定㈣。该方法的关键技术之一是大分子单体的合成。目前采用的大单体主要是甲氧基聚乙二醇(又称甲氧基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯)，其次是烯丙基聚乙二醇醚。甲氧基聚氧乙烯(甲基)丙烯酸甲酯主要是通过酯化和酯交换合成。其合成存在以下问题：由于烷氧基聚氧乙烯的分子量大，羟基被C—H键包裹，与羧基的接触几率低，酯化和酯交换难度大；由于(甲基)丙烯酸及其酯聚合活性高，在反应过程中易发生聚合．为防止单体在反应过程中发生聚合．一般需加阻聚剂

7、．但过多的添加阻聚剂又会影响产品的聚合活性；反应过程中烷氧基聚氧乙烯因温度高和酸性强会发生降解．分子量分布变宽，并形成少量聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯，从而影响聚羧酸减水剂的性能。用烯丙基醇引发环氧乙烷聚合可制备烯丙基聚乙二醇醚类单体。烯丙基聚乙二醇醚类大单体不易与丙烯酸类单体共聚，而易与马来酸酐共聚，但李强等的研究结果表明：马来酸酐一烯丙基聚乙二醇醚共聚物的适应性和坍落度保持能力较差。也有报道采用甲氧基聚乙二醇马来酸单酯为大单体。该单体可通过马来酸酐和甲氧基聚氧乙烯醚(MPEG)酯化来合成，马来酸酐酯化活性大且不聚合，因此，该酯化反应容易进行

8、，但该单体聚合活性很低，不易与其他单体共聚。因此，由它制得的聚羧酸减水剂减水效果较差。针对以上问题，本研究以衣康酸酐和甲氧基聚乙二醇为原料，合成了甲氧基聚乙二醇衣康