MAPEG_SAS_AM三元共聚物高效减水剂的制备及性能研究_张昌辉

2012年第10期（总第276期）Number10in2012（TotalNo.276）

混

凝

Concrete

土

原材料及辅助物料

MATERIALANDADMINICLE

doi：10.3969/j.issn.1002-3550.2012.10.025

MAPEG-SAS-AM三元共聚物高效减水剂的制备

及性能研究

张昌辉，李林东，杜

双，吕生华

（陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室，陕西西安710021）

摘

要：以马来酸酐（MA）和聚乙二醇（PEG）为原料酯化合成大单体马来酸聚乙二醇酯（MAPEG），并测定酯化率，用IR表征酯化物的

结构。以马来酸聚乙二醇单酯（MAPEG）、烯丙基磺酸钠（SAS）和丙烯酰胺（AM）为原料通过共聚反应制得MAPEG-SAS-AM三元共聚物讨论了共聚反应中影响合成减水剂性能的因素，并用GPC表征了减水剂的相对分子量及其分布。通过SEM分析了水泥石的高效减水剂。

微观结构。结果显示，当n（MAPEG）∶n（SAS）∶n（AM）=1.0∶1.5∶1.5，聚合反应温度为75℃，聚合反应时间为8h，引发剂用量为单体总质量的9%，PEG相对分子质量为1000时，合成减水剂的综合性能良好。当其掺量为1.0%时，水泥净浆初始流动度达313mm。GPC分析显示减分散系数Mw/Mn=2.156，SEM分析结果显示减水剂使水泥石大孔减少，结晶生长更密实。水剂平均分子量Mn=6754，

关键词：高效减水剂；净浆流动度；三元共聚物；马来酸酐中图分类号：TU528.042.2

文献标志码：A

文章编号：1002-3550（2012）10-0084-05

ResearchonpreparationandperformanceofpolycarboxylateterpolymersuperplasticizerMAPEG-SAS-AM

ZHANGChang-hui，LILin-dong，DUShuang，L譈Sheng-hua

（KeyLaboratoryofAuxiliaryChemistryandTechnologyforChemicalIndustry，MinistryofEducation，

ShanxiUniversityofScienceandTechnology，Xi'an710021，China）

Abstract:

Themacromolecularmonomer（PEGMA）waspreparedfirstlybymaleicanhydride（MA）andpolyethyleneglycol（PEG），andthe

yieldofesterificationwasdeterminated.ThestructureofesterificationwascharacterizedbyIR.ThepolycarboxylateterpolymersuperplasticizerMAPEG-SAS-AMwaspreparedbycopolymerizationofesterificationintermediate（PEGMA），sodiumallylsulphonate（SAS），andacrylamide（AM）.Thecopolymerizationeffectsonperformanceofsuperplasticizerwereresearched.RelativemoleculemassanditsdistributionofsuperplasticizerwasmeasuredbyGPC，andthemicrostructureofcementwascharacterizedbySEM.TheresultsshowedthatwhenthemolarratioofMAPEGtothepolymerizationreactiontemperaturewas85℃，thepolymerizationreactiontimewas8h，thedosageofinitiatorSAStoAMwas1.0∶1.5∶1.5，

was9%oftotalmonomermassandtherelativemoleculeofPEGmasswas1000，thesuperplasticizerpreparedunderthisconditionwouldexhibitgoodperformance.Theoriginalfluidityofcementgroutcouldreach305mmwith1.0%percentagemasscontentofthissuperplasticizer.GPCshowedthatthemeanmolecularweightMnandpolydispersityMw/Mnofthesuperplasticizerwas6754and2.156.SEMshowedtheamountofmacroporsofcementaddedwiththepolymerizationreducing，andthecrystalsgrowmoredense.Keywords:

superplasticizer；fluidityofcementgrout；terpolymer；maleicanhydride

0引言

现代建筑工程的快速发展对混凝土减水剂的要求越来越高，而传统的木钙和萘系减水剂已不能满足要求，聚羧酸系减水剂以其优良的分散性和分散保持性成为未来减水剂发展的主要方向[1-4]。就目前的研究来看国内研究大多数偏向于（甲基）丙烯酸体系，而对马来酸酐体系研究不多，但是（甲基）丙烯酸聚乙二醇单酯的合成所需的温度高、反应时间长、产率低，且合成单酯的过程中需使用有毒的甲苯做带水剂，而残留的甲苯会使生成的减水剂不符合安全环保的需求[5-9]。马来酸聚乙二醇单酯的合成具有反应时间短、产率高、环保的优点。

[10]

共聚制备得到共聚型马来酸酐系减水剂MAPEG-SAS-AM，并讨论了制备工程中各因素对减水剂性能的影响，采用凝胶色谱法（GPC）测定分子量及分子量分布，并用SEM观察水泥石的微观结构。

1试验

1.1主要原料及仪器

1.1.1主要原料

聚乙二醇（PEG）400、600、1000、2000，分析纯；马来酸酐

（MA），分析纯；对甲基苯磺酸（P-TSA），分析纯；烯丙基磺酸钠），工业级；丙烯酰胺（AM），分析纯；过硫酸铵（ASP），分析（SAS

纯；水泥：秦岭牌PC32.5R。1.1.2主要仪器

S-4800扫描电子显微镜，日本日立公司；G02515-911M凝胶

本试验先采用无溶剂酯化法合成马来酸聚乙二醇单酯（MAPEG），然后再将酯化物与烯丙基磺酸钠（SAS）、丙烯酰胺（AM）

收稿日期：2012-04-12

基金项目：国家自然科学基金（21076121）

·84·

渗透色谱仪，美国Waters公司；VECTOR-22型傅立叶红外光JK99B全自动表面张力测定仪，谱仪，德国BRUCKER公司；

上海中晨数字技术设备有限公司；PB-10酸度计，德国赛多利斯公司。

温95℃，搅拌5.5h后停止反应，测定酯化率并用红外光谱仪分析结构。酯化反应式如图1所示。1.2.2共聚物高效减水剂的制备及表征

将自制的酯化物置于三口瓶中，添加适量的烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺、引发剂过硫酸铵和去离子水。在一定的温度下恒温反应，然后将制得的减水剂冷却至室温，用氢氧化钠中和混合物至pH=7，所得样品用红外光谱仪和GPC分析测试。共聚物反应式如图1所示。

1.2试验过程

1.2.1酯化物单体（马来酸聚乙二醇单酯）的制备与表征

在装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的250ml的三口瓶中加入聚乙二醇30.42g、马来酸酐3.53g、对甲基苯磺酸0.19g，恒

1.2.3酯化率的测定

在酯化反应过程中取出反应物0.5g左右，溶解在30g去离子水中，加入2~3滴酚酞，用0.1mol/LNaOH溶液滴定至微红色，所用NaOH溶液的体积为V，用公式A=c×V×40/m计算酸值，根据不同时间的酸值，计算酯化率。当酯化率小于50%时，）计算酯化率理论值；当酯化率大于50%时，按式（3）计按式（2算酯化率率理论值。

Y=（A0-A1）/A×100%

Y1=2YY1=2（1-Y）

Y———聚乙二醇的酯化率；式中：

A0———酯化开始时的酸值；A1———酯化过程实际酸值；

A———醇被完全酯化导致酸值下降的总量；Y1———聚乙二醇单酯酯化率。1.2.4共聚物减水剂性能的测定

（1）水泥净浆流动度及流动度损失的测定。水泥净浆流动《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行测度按GB/T8077—2000

试，减水剂的固掺量为水泥的0.29%，取样3次进行重复测定，结果取平均值，误差为±5mm，并根据式（4）计算经时损失率。

N=（d0-d1）/d0×100%

N———经时损失率；式中：

d0———初始净浆流动度；d1———经时净浆流动度。

（2）水泥石微观结构的测定。将一定量的水泥、减水剂和水搅拌均匀，然后将水泥净浆装入40mm×40mm×160mm的模具中，养护7d。取出制得的水泥块敲成片状小块并磨平上下两面，用S-4800扫描电子显微镜观察其表面形貌。

（3）相对分子质量的测定。以四氢呋喃为流动相， …… 此处隐藏：8676字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……