[00122948]早强型聚羧酸高性能减水剂

1、课题来源与背景 目前市场上预制构件混凝土所用的减水剂仍然大部分还是以萘系减水剂为主。萘系减水剂的减水率受局限,从而混凝土流动性差,在泵送混凝土、自流平混凝土、高强混凝土的施工性差,而且强度增长很有限。萘系减水剂的分散作用来源于磺酸基的静电斥力,相比聚羧酸因其还具有空间位阻导致具备高减水特点,但是萘系减水剂正是由于分子间作用力强,使其在混凝土应用中在高速离心或高频振捣成型过程中具有很好的包裹性,这使得这类产品虽然不是一款绿色环保产品,但还能够在局部市场上仍然继续得到使有的主要原因之一。 作为第三代聚羧酸高性能减水剂的结构包含阴离子型的主链和非离子型侧链。其中主链吸附在水泥颗粒上,侧链则延伸在溶液中并可能盘绕在一起。当覆盖有聚羧酸高性能减水剂的两个颗粒表面彼此相互靠近时,由于熵的作用,溶液中聚合物侧链间融合不利（熵的自由度降低）,阻止了颗粒聚集,因此该类产品具有非常高的减水率、增强效果明显、混凝土拌合物坍落度损失低等优异的性能,已成为国内外减水剂研究和开发的热点。目前在预制混凝土构件的市场上推广聚羧酸高性能减水剂实际效果并不是理想,主要原因为聚羧酸系减水剂由于其自身柔顺性的结构特点,使其在混凝土应用中富余其具有很好的抗体积收缩性,但同时也是造成其在预制构件厂的高速离心成型工艺不是很适应。 此外随着建筑工程的施工速度越来越快,追求经济效益最大化,对施工进度要求最小化,这就导致对混凝土早期强度的要求越来越高。目前我们混凝土外加剂工程技术人员常用的提高早强技术的手段就是在标准型的聚羧酸系减水剂复配一些无机和有机的早强剂（例如：硫酸钠、氯化钙、乙二醇等）,由于添加量有限,添加量少几乎没有效果,添加量多了相容性会存在问题,因而都使混凝土早期强度性能指标难以改善,从而阻碍了聚羧酸系减水剂在早强型混凝土的应用。 2、研究目的与意义 研究开发一种适应性广的早强型聚羧酸高性能减水剂,使混凝土具有较好的施工性能及较高的早期强度是当前市场所需要解决的问题,尤其是现在装配式建筑快速发展的情况下,从而使其具有良好的市场前景。 3、主要论点与论据 采用化学改性和物理共混的组合方法。通过合理的分子结构设计,使得其结构具有主链长度短、侧链长度长、接枝数量多,从而使项目产品具有高分散性和较高的早期强度;同时物理混合三乙醇胺有机早强剂进行混合的改性方法。化学共聚改性的工艺使用一步法合成具体为：以含不饱和双键的聚氧化乙烯醚、水、氧化剂作为釜底料;将还原剂、分子量调节剂和水混合均匀配成A料;将丙烯酸、不饱和丙烯磺酸盐、丙烯酰胺和水混合均匀配成B料;待釜底料搅拌均匀后即可滴加A、B料;A、B料滴加2.5h,滴加完后,继续搅拌1h,然后再用液碱和三乙醇胺作为PH调节剂,调节PH值至7～9,然后出料即可得到早强型聚羧酸高性能减水剂母液。 在将上述的早强型聚羧酸母液加入水稀释后即可得到早强型聚羧酸高性能减水剂的成品或可根据的实际需求,添加相应的功能辅料进行适当的微调整配方。 4、创新点 本项目产品通过对产品的分子结构进行合理设计,使得其主链长度短、侧链长度长、接枝数量多,使得本产品具有高分散性和较高的早期强度。接枝磺酸基可以提高聚合物的分散性,当磺酸基料小于50%时,能够促进水泥水化。减水剂的分散性越好,颗粒与水泥接触点变多,水化活性点增多,水化有加速趋势;减少主链羧基含量,减弱其对Ca2+的络合作用,从而降低其对C3S的水化拟制作用,增加侧链长度,同时引入有机醇胺类中和羧酸基团,能够达到提高早期强度的目的。酰胺基为两性基团,可以降低羧酸聚合物分子对无机盐离子的敏感性,保持其伸展构象,更好地起到分散作用,一定量的酰胺基团能起到早强作用。 5、社会经济效益 本项目达产后,可实现年产约21000吨,可实现销售产值为4872万元,实现税利约1012万元,也可以提供近十个就业岗位,具有很好的经济社会效益。