專題聚羧酸系減水劑的合成原理與復(fù)配技術(shù)

1、李崇智李崇智 68322505(O)68322505(O) 北京建筑工程學(xué)院土木與交通學(xué)院北京建筑工程學(xué)院土木與交通學(xué)院 School of Civil and Traffic Engineering Beijing University of Civil Engineering and Architecture 北京北京聚羧酸系減水劑的合成原理與復(fù)配技術(shù)混凝土外加劑混凝土外加劑科學(xué)科學(xué)技術(shù)技術(shù)外加劑組成材料混凝土外加劑前沿技術(shù)復(fù)配技術(shù)復(fù)配技術(shù)工程應(yīng)用工程應(yīng)用與適應(yīng)性與適應(yīng)性混凝土混凝土應(yīng)用環(huán)境應(yīng)用環(huán)境混凝土外加劑混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù)生產(chǎn)合成生產(chǎn)合成與原理與原理報(bào)告內(nèi)容報(bào)告內(nèi)容1聚羧酸

2、減水劑合成原理聚羧酸減水劑合成原理 1.1.聚羧酸系減水劑的前景聚羧酸系減水劑的前景2. 聚羧酸系減水劑的生產(chǎn)原材料聚羧酸系減水劑的生產(chǎn)原材料4.4.聚羧酸系減水劑的分散保持作用聚羧酸系減水劑的分散保持作用 3.3.聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)與與合成原理合成原理5.5.聚羧酸系減水劑的性能設(shè)計(jì)聚羧酸系減水劑的性能設(shè)計(jì)1.聚羧酸系減水劑的開展前景聚羧酸系減水劑的開展前景 高性能的聚羧酸系減水劑普遍受歡送高性能的聚羧酸系減水劑普遍受歡送 聚羧酸系減水劑與高性能混凝土不可分聚羧酸系減水劑與高性能混凝土不可分 聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)與性能多變，聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)與性能多變

3、，理論可行性理論可行性 生產(chǎn)與應(yīng)用綠色環(huán)保生產(chǎn)與應(yīng)用綠色環(huán)保 實(shí)踐與理論之間橋梁實(shí)踐與理論之間橋梁聚羧酸減水劑優(yōu)越性能 高減水：高減水： 30%40%30%40%，易實(shí)現(xiàn)，易實(shí)現(xiàn)C80C80、C100C100混凝土混凝土 高保塌：高保塌：1 2h1 2h坍落度損失小坍落度損失小 高耐久：高耐久： 100100年工程指定使用年工程指定使用 高增強(qiáng)：高增強(qiáng)： 3d3d強(qiáng)度達(dá)強(qiáng)度達(dá)30%30%，7d7d到達(dá)到達(dá)60%60% 低摻量：低摻量： 10%=40%10%=40%萘系減水劑萘系減水劑 低含氯：低含氯： 含氯率含氯率0.01%0.01% 低含堿：低含堿： 含堿率含堿率0.1%0.1% 低收縮：低

4、收縮： 相對(duì)于萘系，收縮率低相對(duì)于萘系，收縮率低20%20% 適應(yīng)適應(yīng)C10C10C100C100混凝土混凝土 無毒、無害、環(huán)保無毒、無害、環(huán)保聚羧酸系減水劑與高性能混凝土不可分 聚羧酸系減水劑的應(yīng)用已從過去的重大工聚羧酸系減水劑的應(yīng)用已從過去的重大工程重點(diǎn)部位到現(xiàn)在的一般重點(diǎn)工程、普通程重點(diǎn)部位到現(xiàn)在的一般重點(diǎn)工程、普通工程重點(diǎn)部位工程重點(diǎn)部位 聚羧酸系減水劑取代傳統(tǒng)萘系減水劑的趨聚羧酸系減水劑取代傳統(tǒng)萘系減水劑的趨勢(shì)越來越明顯。勢(shì)越來越明顯。2. 聚羧酸系減水劑的生產(chǎn)原材料聚羧酸系減水劑的生產(chǎn)原材料 甲氧基聚乙二醇甲氧基聚乙二醇MPEG 烯丙基聚乙二醇烯丙基聚乙二醇 APEG 丁烯基聚乙二

5、醇丁烯基聚乙二醇 BPEG 甲基丁烯基聚乙二醇甲基丁烯基聚乙二醇 TPEG專業(yè)廠家：奧克、皇馬、科隆、臺(tái)界、佳化、專業(yè)廠家：奧克、皇馬、科隆、臺(tái)界、佳化、眾鑫、東大、海安眾鑫、東大、海安大單體大單體 聚乙二醇聚乙二醇 單甲基丙烯酸單甲基丙烯酸酯酯 甲氧基聚乙二醇單甲基丙甲氧基聚乙二醇單甲基丙烯酸酯烯酸酯 烯丙基聚乙二醇烯丙基聚乙二醇 APEG 烯丙基聚乙二醇單甲醚烯丙基聚乙二醇單甲醚 AMPEG 甲基丁烯基聚乙二醇甲基丁烯基聚乙二醇 TPEG 甲基丙烯酰胺聚乙二醇甲基丙烯酰胺聚乙二醇 MAPEG 甲基丙烯羥乙酯聚乙二醇甲基丙烯羥乙酯聚乙二醇 MAPEG小分子單體 丙烯酸丙烯酸AAAA 甲基丙烯

6、酸甲基丙烯酸MAAMAA 馬來酸酐馬來酸酐MALMAL 丙烯酰胺丙烯酰胺AMAM 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯MMAAMMAA 丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥乙酯丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥乙酯 醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯 甲基丙烯磺酸鈉甲基丙烯磺酸鈉MASMAS 丙烯磺酸鈉丙烯磺酸鈉SASSAS 2 2丙烯酰胺丙烯酰胺2 2甲基丙磺酸甲基丙磺酸AMPSAMPS3.聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)與合成原理與合成原理EONaOOHOOOEOHCCCC2233nmmmRRR()=2525酯類聚羧酸酯類聚羧酸polycarboxylate,PC醚類聚羧酸醚類聚羧酸polyether,PE 1，主鏈線性

7、中心層，主鏈線性中心層 2，長(zhǎng)側(cè)鏈溶劑化擴(kuò)散層，長(zhǎng)側(cè)鏈溶劑化擴(kuò)散層 3，短側(cè)鏈絨化緊密層，短側(cè)鏈絨化緊密層3,non-polar side chain2,polar side chain 1231,linear backbone分子結(jié)構(gòu)單元與吸附分散關(guān)系 主鏈：疏水性，長(zhǎng)度增加，包裹緊密，防水滲主鏈：疏水性，長(zhǎng)度增加，包裹緊密，防水滲透，緩凝透，緩凝 短側(cè)鏈：疏水性增加外表活性，短側(cè)鏈：疏水性增加外表活性，HLBHLB值，消泡值，消泡作用；非離子親水性基團(tuán)延緩吸附作用，通過作用；非離子親水性基團(tuán)延緩吸附作用，通過羧酸衍生物在水泥漿堿性環(huán)境中發(fā)生皂化反響，羧酸衍生物在水泥漿堿性環(huán)境中發(fā)生皂化反響

8、，重新釋放羧酸基團(tuán)，具有再吸附作用；陰離子重新釋放羧酸基團(tuán)，具有再吸附作用；陰離子基團(tuán)具有強(qiáng)吸附錨固作用基團(tuán)具有強(qiáng)吸附錨固作用 長(zhǎng)側(cè)鏈：為非離子型聚乙二醇長(zhǎng)側(cè)鏈，形成親長(zhǎng)側(cè)鏈：為非離子型聚乙二醇長(zhǎng)側(cè)鏈，形成親水性外膜水性外膜引發(fā)體系引發(fā)劑：引發(fā)劑： 過硫酸鹽；過硫酸鹽； 雙氧水抗壞血酸或甲醛合次亞硫酸鈉；雙氧水抗壞血酸或甲醛合次亞硫酸鈉； 偶氮偶氮AIBN4.聚羧酸系減水劑的分散保持作用聚羧酸系減水劑的分散保持作用本質(zhì)問題：本質(zhì)問題：混凝土外加劑與細(xì)粉的適應(yīng)性混凝土外加劑與細(xì)粉的適應(yīng)性 吸附劑與吸附質(zhì)之間的關(guān)系問題吸附劑與吸附質(zhì)之間的關(guān)系問題 吸附劑：水泥基礦物細(xì)粉吸附劑：水泥基礦物細(xì)粉 吸附

9、質(zhì)：混凝土外加劑吸附質(zhì)：混凝土外加劑換言之，本質(zhì)的兩方面：換言之，本質(zhì)的兩方面： 吸附劑吸附劑吸附性強(qiáng)弱吸附性強(qiáng)弱問題問題 吸附質(zhì)吸附質(zhì)被吸附難易被吸附難易程度問題程度問題減水劑的吸附分散減水劑的吸附分散新型減水劑新型減水劑傳統(tǒng)減水劑傳統(tǒng)減水劑（梳形）梳形）（ 多支 鏈型）（ 多支 鏈型）聚羧酸系聚羧酸系? ?氨基磺酸系氨基磺酸系三聚氰胺系三聚氰胺系萘系萘系木鈣木鈣靜電斥力cement particlesolutionsolutiondispersing layerstern layerslipping layeradsorpting layer+cement particle吸附質(zhì)被吸附難易

10、程度問題 減水率一定，被吸附量與時(shí)間關(guān)系決定不減水率一定，被吸附量與時(shí)間關(guān)系決定不同性能減水劑適應(yīng)性問題同性能減水劑適應(yīng)性問題+-緊密層溶液溶液水泥粒子水泥粒子水泥粒子水泥粒子+位阻 斥力靜電斥力?-溶劑化包 裹層弱極性基陰離基團(tuán)PEOPEO側(cè)鏈減水劑主 鏈水泥粒子 表 面滑移面+-緩釋型聚羧酸系減水劑挑戰(zhàn)低碳混凝土技術(shù) 粉煤灰、礦渣也將是稀缺原料，傳統(tǒng)的礦物摻粉煤灰、礦渣也將是稀缺原料，傳統(tǒng)的礦物摻和料被流化床爐底灰、粘土類石粉、石灰石類和料被流化床爐底灰、粘土類石粉、石灰石類石粉所取代，礦物超細(xì)粉吸附性強(qiáng)；砂石原料石粉所取代，礦物超細(xì)粉吸附性強(qiáng)；砂石原料為機(jī)制砂石骨料或混合骨料，骨料中的含

11、泥量、為機(jī)制砂石骨料或混合骨料，骨料中的含泥量、石粉含量高。石粉含量高。 緩釋型聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)中含有較少緩釋型聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)中含有較少的羧酸基、磺酸基，多數(shù)為非離子型的酯基，的羧酸基、磺酸基，多數(shù)為非離子型的酯基，具有較高的抗吸附能力，通過在混凝土堿性環(huán)具有較高的抗吸附能力，通過在混凝土堿性環(huán)境中不斷反響，緩慢釋放更多具有減水效果的境中不斷反響，緩慢釋放更多具有減水效果的減水組分，補(bǔ)充水泥漿體中減水劑的有效含量，減水組分，補(bǔ)充水泥漿體中減水劑的有效含量，可以防止減水劑剩余有效濃度下降過快。可以防止減水劑剩余有效濃度下降過快。 緩慢釋放型聚羧酸系減水劑SRPCEONaOOHOOOEOHCCCC2233nmmmRRR()=2525聚羧酸系高性能減水劑 高效減水組分的分子結(jié)構(gòu)中羧酸基、磺酸基比例高，易于吸附，可以保證到達(dá)混凝土初始工作性的根本用量，防止新拌混凝土出現(xiàn)離析泌水問題 緩釋組分的分子結(jié)構(gòu)中含有較少的羧酸基、磺酸基，多數(shù)為非極性的酯基，具有較高的抗吸附能力，堿性環(huán)境下緩慢釋放有減水