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本文根据目前聚羧酸系减水剂存在的一系列问题,以分子设计理论为指导,在系统研究自由基聚合原理和优化匹配单体活性的基础上,设计并制备出工艺简单、能耗低、副反应少、掺量低和减水率高的聚羧酸减水剂,并通过研究其吸附与分散性的关系,探讨了聚羧酸减水剂的作用机理。 (1)以甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)、马来酸酐(MA)和甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为原料合成了一种普通型聚羧酸高效减水剂PC-a,并讨论了原料配比和合成工艺对减水剂性能的影响。结果表明,当n(MA):n(TPEG):n(SMAS)=3:1:0.5,引发剂过硫酸铵的用量为单体总质量的3％,反应温度80-85℃,单体滴加时间为3-4小时,再保温反应1h,所合成减水剂效果较好。在掺量为0.2%条件下,水泥净浆流动度初始达280mm,1.5h后仍能达到130mm。产品结构通过FT-IR表征。 (2)以马来酸酐(MA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)和具有消泡功能的甲基烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚(TPEG)为原料合成了一种缓释型聚羧酸高效减水剂PC-b。通过单因素优化试验得到其最佳工艺条件为:n(MA):n(TPEG):n(HEA)=3.5:1.0:1.0,引发剂用量为单体总质量的3%,反应温度80-85℃,单体滴加时间为3-4小时,再保温1h,反应结束后冷却至室温,用NaOH的热饱和溶液调pH值至7左右,即得目标产物。产品结构通过FT-IR表征。所合成的减水剂在掺量为0.2%条件下,水泥净浆流动度初始达260mm,1.5h后仍能达到220mm。 (3)通过比较自制减水剂PC-a和PC-b与市售普通聚羧酸减水剂和萘系减水剂对水泥净浆的分散性能和分散保持性能,可以看出自制两种的减水剂分散性能较好,特别是PC-b对水泥净浆的分散保持性能最佳;混凝土试验表明掺自制PC-a和PC-b减水剂的混凝土具有坍落度损失小,含气量低,强度高等特点,特别是掺PC-b的混凝土2h时坍落度仍能达到160mm,含气量只有2%,28d抗压强度高达41.7MPa,明显优于市售两种减水剂;TOC分析表明此四种不同减水剂PC、FDN、PC-a和PC-b在水泥颗粒表面的吸附速率基本一致,吸附在30min内基本完成。