新型聚羧酸系减水剂大分子的合成与性能研究.pdf

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1、第41卷第8期化工技术与开发Vo1．41No．82012年8月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryAug．2012新型聚羧酸系减水剂大分子的合成与性能研究张小博，刘海萍(北京化工大学北方学院，河北三河065201)摘要：以甲基丙烯酸、聚乙二醇为主要原料，以甲苯为带水剂、混酸为催化剂，对苯二酚为阻聚剂，通过酯化反应合成出甲基丙烯酸聚乙二醇单酯活性大单体。确定出最佳反应条件为：原料醇酸物质的量比为1：2，催化剂的用量为4％(以聚乙二醇的质量计)，阻聚剂对苯二酚的用量为0．3％(以甲基丙烯酸的质量计)，温度为95℃，反应时间为8h，合

2、成出活性大单体的酯化率可高达86．4％。产品经酯化率的测定和IR结构表征，证明是目标产物。关键词：甲基丙烯酸；聚乙二醇；甲基丙烯酸聚乙二醇酯；酯化反应中图分类号：0633．1TU528．042+2文献标识码：A文章编号：1671．9905(2012)08．0001．03当前，混凝土科学的发展离不开化学外加剂的时加人．甲基丙烯酸、对苯二酚，升温到9O℃加人使用，而随着混凝土向高强、高性能方向发展，对外催化剂，搅拌，控制温度，保持5h，得到聚乙二醇单加剂提出了更高的要求【1】。减水剂是混凝土外加剂甲醚大单体，对大单体进行真空干燥3h。中的重要品种，在混凝土中的使用也最为广泛。

3、目1．2合成反应前占据市场的主要品种是传统的萘系减水剂，它虽采用以过硫酸铵为引发剂的水溶液聚合法。计然对混凝土具有较好的工作性，但坍落度经时变化量酯化产物10g，丙烯酸，配以去离子水于三口烧瓶大，而且这类减水剂多采用有毒的甲醛物质，不可避中。加入计量的过硫酸铵，配以去离子水加入滴液免地对环境造成污染，对人们的日常生活和健康有漏斗中。待反应器中升温到85℃，滴加过硫酸铵，较大的影响，这些弱点的存在制约了其进一步的开3h滴加完毕，保温1．5h(控制温度不超过100~Co发和研制。随着科技的不断发展，第三代新型聚合1．3中和反应物减水剂——羧酸类聚合物在混凝土业中被广泛接将反应

4、好的聚合物降温至50％以下，边搅拌边受，并受到国内外混凝土外加剂研究者及使用者的加入片碱调节pH值6到7，反应完成得到聚羧酸盐日益关注[2-3]o与传统的减水剂萘磺酸和磺化三聚类高性能减水剂成品。氰胺缩合物相比，其能在低掺量下赋予混凝土高分散性、流动性及高分散体系稳定性，同时具有高效减2测试方法水、控制坍落度损失和抗收缩、不影响水泥的凝结硬化等作用。因此研制高性能产品及绿色化工艺已经2．1红外光谱分析成为外加剂发展的一个主要方向[41。本文采用一条活性大单体采用BrukerTensor型傅立叶变换新的合成工艺，通过乙烯基单体共聚合成了一种新红外光谱仪(Fr．IR)进行分析

5、，将被测试样在真空型聚羧酸高效减水剂。干燥后称取适量，在KBr盐片上涂膜做谱图。2．2酯化率的测定l5】1实验根据酯化反应的原理，可以得出酯化率的计算1．1大单体的合成公式：酯化率(聚乙二醇中_oH被反应的百分比％=实验采用聚乙二醇共混的形式制备。取计量比(反应前的酸值总量一反应后剩余的酸值总量)／的聚乙二醇4000和6000，放人三口烧瓶中融化，同聚乙二醇中一OH总量。首先标定好用于反应的聚作者简介：张小博，硕士，主要从事无机／有机高分子合成与研究，Email：zxb_lO15@163_c0m收稿151期：2012．05．282化工技术与开发第41卷乙二醇和甲基丙烯酸的

6、用量，准确计量反应体系的说明反应初期生成较多的水；反应进行了6h以后体总质量。反应完成后，取质量约为0．5g的目标产系生成的水越来越少，所以酯化率随时间的变化曲v日∞#Iu砑正H．物，稀释到25mL的去离子水中，滴人2～3滴酚酞，线趋于平滑，酯化率增长缓慢。反应进行到8h以后，用标定好的0．1mol·L标准NaOH溶液滴定样品，酯化率几乎没有增长。从化学反应动力学分析可得，准确计量滴定到终点消耗的NaOH的体积，得酯化随着反应时间的延长，反应物的浓度降低，若反应级率。数越高，在反应末期反应速度下降得也越快。这表JB=(N2-MV／IOOOm)12Nl明当反应追求高转化率或

7、低的残余浓度时，大部分式中：Ⅳl一聚乙二醇的物质的量；的反应时间将花费在反应的末期。大部分酯化反应M一反应前甲基丙烯酸的物质的量；都近似二级反应，此规律在反应过程中得到了很好肘一反应物的总质量，g；的证明，所以反应时间在8h即可。m一滴定样品的质量，g；9O80一滴定到终点时消耗的NaOH的体积，mL。70静602．3混凝土坍落度的测定5O韶40按GB8076—1997《混凝土外加剂》中规定的试3O验方法测定混凝土坍落度。201003结果与讨论3．1红外谱图分析图2反应时间对酯化率的影响聚羧酸盐类高性能减水剂成品的红外光谱图见