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摘要：在进行聚羧酸保坍剂合成制作的过程中，必须确保反应温度始终保持在低温状态35摄氏度以下，并且将聚醚、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸、维C等作为反应原材料，使用双氧水作为引发剂。在此基础上引入γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷对聚羧酸保坍剂进行改性，通过水泥净浆流动度保持性和混凝土坍落度保持性等试验分析得到结论，合成的改性聚羧酸保坍剂能够有效提高混凝土的坍落度保持能力。实现对混凝土和易性、坍落度保持性进行有效控制，延长混凝土的开放施工流变性能，满足具体施工需求。
关键词：硅烷偶联剂;改性;聚羧酸保坍劑;制备;应用实践
通过将含有硅氧烷结构的官能团有效引入聚羧酸分子结构中，使梳形聚羧酸减水剂的支链部分具备一种锚固能力，能够使支链与凝胶材质颗粒的化学键进行有效互换，从而促进减水剂具有的保坍性进一步增强、适应范围更广。因此，为了全面解决混凝土施工开放时间无法有效延长、坍落度损失较快、扩展度缩小较大、流动性变差的问题，在原有混凝土保坍剂研究成果的基础上，通过对合成原材料、工艺进行调整和充分反应，将带负电的羟基、脂基引入聚羧酸分子链结构中，不仅不会对减水剂具有的原静电斥力效应造成任何影响，而且还能从分子结构与活性官能团入手，实现对混凝土的和易性、保坍性进行合理调整，解决对应混凝土材料敏感问题。与此同时，通过使用硅烷偶联剂，能够将聚羧酸保坍剂具有的长时间保坍性问题得到有效改善，在合成聚羧酸保坍剂时进行改性引入γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，使混凝土存在的坍损问题得到全面解决。
一、试验
（一）试验所需原材料和仪器设备
在利用硅烷偶联剂对聚羧酸保坍剂进行改性的过程中，相关试验所需的原材料种类如表1所示，所需的仪器设备类型如表2所示。
（二）试验运用的主要合成方法与检测方法
1、合成制备聚羧酸保坍剂
在有搅拌器的反应容器中，依次加入218g的水、170g的LX706、3g的HP并进行搅拌与加热调温，当反应容器中的温度上升到30摄氏度时控温30±5摄氏度，等待LX706溶解。与此同时，制作A（40g的水、27g的HPA、10g的AA）溶液、B（30g的水、1.5g的MPA、0.5g的VC）溶液，待LX706溶解后，开始同时滴加A、B溶液，并计时，控制A溶液滴加反应100分钟，控制B溶液滴加反应120分钟。B溶液滴完后，在30±5摄氏度环境下恒温反应60分钟。最终，得到的聚羧酸保坍剂母液（TOR815）为含有40%固体含量、无色、透明液体[1]。
2、合成制备硅烷偶联剂改性聚羧酸保坍剂
在有搅拌器的反应容器中，依次加入218g的水、170g的LX706、3g的HP并进行搅拌与加热调温，当反应容器中的温度上升到30摄氏度时控温30±5摄氏度，等待LX706溶解。与此同时，制作A（40g的水、15g的HPA、10g的AA）溶液、B（30g的水、1.5g的MPA、0.5g的VC）溶液，待LX706溶解后，开始同时滴加A、B溶液，并计时，控制A溶液滴加反应100分钟，控制B溶液滴加反应120分钟。在A 溶液滴完后将12gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷直接加入到反应容器中进行改性反应。待B溶液滴完后，在30±5摄氏度环境下恒温反应60分钟。最终，得到的硅烷偶联剂改性聚羧酸保坍剂母液（TOR820）为含有40%固体含量、无色、透明液体。
（三）性能检测方法
第一，水泥净浆流动度。按照GB/T 8077-2012 《混凝土外加剂匀质性试验方法》、GB8076-2008《混凝土外加剂》标准对水泥净浆流动度能进行测试，采取水灰比例为0.29，外加剂的折固掺量为0.15%。
第二，混凝土性能。按照JC/T2481-2018《混凝土坍落度保持剂》、GB8076-2008《混凝土外加剂》标准要求对混凝土的性能进行测试，，用C30级的混凝土进行检测，试验配合比水泥、粉煤灰、机制砂、碎石、水、外加剂的比例为300：60：830：1030：160：2.1。
二、结果与分析
（一）GPC分析
对聚羧酸保坍剂（TOR815）与改性聚羧酸保坍剂（TOR820）进行GPC分析，最终结果如表3所示。表中改性聚羧酸保坍剂（TOR820）的数均分子量为23828，高于聚羧酸保坍剂（TOR815）的23754;改性聚羧酸保坍剂（TOR820）转换率为93.25%，低于聚羧酸保坍剂（TOR815）94.06%，因此，可以判定最终结果与与硅烷偶联剂的反应活性具有密切关联[3]。
（二）红外光谱分析
对改性聚羧酸保坍剂（TOR820）实施红外光谱分析，最终结果如图1所示。根据对图1中各项官能团出现高峰值的位置进行分析，可以对聚羧酸保坍剂的化学结构进行推测，具体如图2所示[4]。
（三）水泥净浆流动度测试
将市面销售的聚羧酸保坍剂（P）、合成的聚羧酸保坍剂（ TOR815）、合成的改性聚羧酸保坍剂TOR820分别与40%含国量聚羧酸减水剂（TOR809）按照折固含量为3：7的比例进行复配，对复配后的外加剂分别标注F1、F2、F3，将掺量0.15%（折固含量）作为统一使用的测试外加剂掺量，水泥净浆流动度具体如表4所示。根据对表4相关内容的分析能够知道，在水泥中掺入外加剂之后，将水泥净浆前三个小时的流动度值与水泥净浆初始流动度的值分别进行比较能够发现差距很明显，F1分别是-17mm、-80mm、-156mm，一小时流动度保持性好，二小后流动度损失较大，三小时后流动度完全损失;F2分别是0mm、-62mm、-130mm，一小时流动度保持性很好、无损失，二小后流动度有损失，三小时后流动度损失严重;F3分别是3mm、1mm、-7mm，一小时流动度保持性很好、无损失、略返大，二小后流动度无损失，三小时后流动度基本无损失、有好的工作性能;从中能够判断，聚羧酸保坍剂在改性之后，能够对水泥净浆的流动度进行有效改善[5] （四）混凝土坍落度保持性测试
将市面销售的聚羧酸保坍剂（P）、合成的聚羧酸保坍剂（ TOR815）、合成的改性聚羧酸保坍剂TOR820分别与40%含国量聚羧酸减水剂（TOR809）、葡萄糖酸钠（G）按照折固含量为3：7：0.05的比例进行复配，对复配后的外加剂分别标注FG1、FG2、FG3，按试验配合比水泥、粉煤灰、机制砂、碎石、水、外加剂的比例为300：60：830：1030：160：2.1，进行混凝土性能试验。混凝土坍落度试验结果具体如表5所示。根据对表5相关内容的分析能够知道，在混凝土中掺入外加剂之后，将混凝土初始坍落度值与前三个小时的坍落度值分别进行比较能够发现有效性更明显，FG1分别是损失2mm、100mm、140mm，一小时坍落度保持性好、工作性能好，二小后坍落度损失严重、基本无工作性能，三小时后坍落度完全损失;FG2分别是0mm、40mm、120mm，一小时流动度保持性很好、无损失，二小后流动度有损失、工作性能附合国家标准要求，三小时后坍落度损失严重、无工作性能;FG3分别是-2mm、-5mm、20mm、，一小时坍落度保持性很好、无损失、状态好，二小后坍落度无损失，略返大，三小时后坍落度损失很少、有好的和易性、工作性好;从中能够判断，聚羧酸保坍剂在改性之后，能够对混凝土坍落度保持性进行有效提高与控制。
结束语：
根据以上分析能够知道，当改性剂的原料为γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷时，合成得到改性聚羧酸保坍剂，其自身具有的减水性在混凝土中释放速度得到合理的有效控制，相应的混凝土和易性和保坍性持续性稳定，能够使混凝土在长时间、长距离运输过程中具有的工作性需求得到有效满足。
参考文献
[1]陈文红，邓磊，蒋禹，等.硅烷偶联剂改性聚羧酸保坍剂的制备与应用[J].新型建筑材料，2020，v.47;No.472（04）：102-104+127.
[2]汪源，汪苏平，纪宪坤.抗泥缓释型聚羧酸保坍剂的制备及性能研究[J].新型建筑材料，2020，047（005）：134-137，141.
[3]谭莲影，余海文，刘权，等.羧基封端聚合型偶联剂及制备方法和改性钛粉的制备方法与应用：，CN111333779A[P].2020.
[4]柯凯，徐洪飞，姚恒.一种基于苯基酰胺卤化物改性的聚羧酸保坍剂及其ATRP制备方法：，CN110938182A[P].2020.
[5]張瑞涛，李才，江元华，等.保坍型聚羧酸减水剂用丙烯酸酯化合物的制备方法及应用：，CN111171245A[P].2020.
关键词：硅烷偶联剂;改性;聚羧酸保坍劑;制备;应用实践
通过将含有硅氧烷结构的官能团有效引入聚羧酸分子结构中，使梳形聚羧酸减水剂的支链部分具备一种锚固能力，能够使支链与凝胶材质颗粒的化学键进行有效互换，从而促进减水剂具有的保坍性进一步增强、适应范围更广。因此，为了全面解决混凝土施工开放时间无法有效延长、坍落度损失较快、扩展度缩小较大、流动性变差的问题，在原有混凝土保坍剂研究成果的基础上，通过对合成原材料、工艺进行调整和充分反应，将带负电的羟基、脂基引入聚羧酸分子链结构中，不仅不会对减水剂具有的原静电斥力效应造成任何影响，而且还能从分子结构与活性官能团入手，实现对混凝土的和易性、保坍性进行合理调整，解决对应混凝土材料敏感问题。与此同时，通过使用硅烷偶联剂，能够将聚羧酸保坍剂具有的长时间保坍性问题得到有效改善，在合成聚羧酸保坍剂时进行改性引入γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，使混凝土存在的坍损问题得到全面解决。
一、试验
（一）试验所需原材料和仪器设备
在利用硅烷偶联剂对聚羧酸保坍剂进行改性的过程中，相关试验所需的原材料种类如表1所示，所需的仪器设备类型如表2所示。
（二）试验运用的主要合成方法与检测方法
1、合成制备聚羧酸保坍剂
在有搅拌器的反应容器中，依次加入218g的水、170g的LX706、3g的HP并进行搅拌与加热调温，当反应容器中的温度上升到30摄氏度时控温30±5摄氏度，等待LX706溶解。与此同时，制作A（40g的水、27g的HPA、10g的AA）溶液、B（30g的水、1.5g的MPA、0.5g的VC）溶液，待LX706溶解后，开始同时滴加A、B溶液，并计时，控制A溶液滴加反应100分钟，控制B溶液滴加反应120分钟。B溶液滴完后，在30±5摄氏度环境下恒温反应60分钟。最终，得到的聚羧酸保坍剂母液（TOR815）为含有40%固体含量、无色、透明液体[1]。
2、合成制备硅烷偶联剂改性聚羧酸保坍剂
在有搅拌器的反应容器中，依次加入218g的水、170g的LX706、3g的HP并进行搅拌与加热调温，当反应容器中的温度上升到30摄氏度时控温30±5摄氏度，等待LX706溶解。与此同时，制作A（40g的水、15g的HPA、10g的AA）溶液、B（30g的水、1.5g的MPA、0.5g的VC）溶液，待LX706溶解后，开始同时滴加A、B溶液，并计时，控制A溶液滴加反应100分钟，控制B溶液滴加反应120分钟。在A 溶液滴完后将12gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷直接加入到反应容器中进行改性反应。待B溶液滴完后，在30±5摄氏度环境下恒温反应60分钟。最终，得到的硅烷偶联剂改性聚羧酸保坍剂母液（TOR820）为含有40%固体含量、无色、透明液体。
（三）性能检测方法
第一，水泥净浆流动度。按照GB/T 8077-2012 《混凝土外加剂匀质性试验方法》、GB8076-2008《混凝土外加剂》标准对水泥净浆流动度能进行测试，采取水灰比例为0.29，外加剂的折固掺量为0.15%。
第二，混凝土性能。按照JC/T2481-2018《混凝土坍落度保持剂》、GB8076-2008《混凝土外加剂》标准要求对混凝土的性能进行测试，，用C30级的混凝土进行检测，试验配合比水泥、粉煤灰、机制砂、碎石、水、外加剂的比例为300：60：830：1030：160：2.1。
二、结果与分析
（一）GPC分析
对聚羧酸保坍剂（TOR815）与改性聚羧酸保坍剂（TOR820）进行GPC分析，最终结果如表3所示。表中改性聚羧酸保坍剂（TOR820）的数均分子量为23828，高于聚羧酸保坍剂（TOR815）的23754;改性聚羧酸保坍剂（TOR820）转换率为93.25%，低于聚羧酸保坍剂（TOR815）94.06%，因此，可以判定最终结果与与硅烷偶联剂的反应活性具有密切关联[3]。
（二）红外光谱分析
对改性聚羧酸保坍剂（TOR820）实施红外光谱分析，最终结果如图1所示。根据对图1中各项官能团出现高峰值的位置进行分析，可以对聚羧酸保坍剂的化学结构进行推测，具体如图2所示[4]。
（三）水泥净浆流动度测试
将市面销售的聚羧酸保坍剂（P）、合成的聚羧酸保坍剂（ TOR815）、合成的改性聚羧酸保坍剂TOR820分别与40%含国量聚羧酸减水剂（TOR809）按照折固含量为3：7的比例进行复配，对复配后的外加剂分别标注F1、F2、F3，将掺量0.15%（折固含量）作为统一使用的测试外加剂掺量，水泥净浆流动度具体如表4所示。根据对表4相关内容的分析能够知道，在水泥中掺入外加剂之后，将水泥净浆前三个小时的流动度值与水泥净浆初始流动度的值分别进行比较能够发现差距很明显，F1分别是-17mm、-80mm、-156mm，一小时流动度保持性好，二小后流动度损失较大，三小时后流动度完全损失;F2分别是0mm、-62mm、-130mm，一小时流动度保持性很好、无损失，二小后流动度有损失，三小时后流动度损失严重;F3分别是3mm、1mm、-7mm，一小时流动度保持性很好、无损失、略返大，二小后流动度无损失，三小时后流动度基本无损失、有好的工作性能;从中能够判断，聚羧酸保坍剂在改性之后，能够对水泥净浆的流动度进行有效改善[5] （四）混凝土坍落度保持性测试
将市面销售的聚羧酸保坍剂（P）、合成的聚羧酸保坍剂（ TOR815）、合成的改性聚羧酸保坍剂TOR820分别与40%含国量聚羧酸减水剂（TOR809）、葡萄糖酸钠（G）按照折固含量为3：7：0.05的比例进行复配，对复配后的外加剂分别标注FG1、FG2、FG3，按试验配合比水泥、粉煤灰、机制砂、碎石、水、外加剂的比例为300：60：830：1030：160：2.1，进行混凝土性能试验。混凝土坍落度试验结果具体如表5所示。根据对表5相关内容的分析能够知道，在混凝土中掺入外加剂之后，将混凝土初始坍落度值与前三个小时的坍落度值分别进行比较能够发现有效性更明显，FG1分别是损失2mm、100mm、140mm，一小时坍落度保持性好、工作性能好，二小后坍落度损失严重、基本无工作性能，三小时后坍落度完全损失;FG2分别是0mm、40mm、120mm，一小时流动度保持性很好、无损失，二小后流动度有损失、工作性能附合国家标准要求，三小时后坍落度损失严重、无工作性能;FG3分别是-2mm、-5mm、20mm、，一小时坍落度保持性很好、无损失、状态好，二小后坍落度无损失，略返大，三小时后坍落度损失很少、有好的和易性、工作性好;从中能够判断，聚羧酸保坍剂在改性之后，能够对混凝土坍落度保持性进行有效提高与控制。
结束语：
根据以上分析能够知道，当改性剂的原料为γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷时，合成得到改性聚羧酸保坍剂，其自身具有的减水性在混凝土中释放速度得到合理的有效控制，相应的混凝土和易性和保坍性持续性稳定，能够使混凝土在长时间、长距离运输过程中具有的工作性需求得到有效满足。
参考文献
[1]陈文红，邓磊，蒋禹，等.硅烷偶联剂改性聚羧酸保坍剂的制备与应用[J].新型建筑材料，2020，v.47;No.472（04）：102-104+127.
[2]汪源，汪苏平，纪宪坤.抗泥缓释型聚羧酸保坍剂的制备及性能研究[J].新型建筑材料，2020，047（005）：134-137，141.
[3]谭莲影，余海文，刘权，等.羧基封端聚合型偶联剂及制备方法和改性钛粉的制备方法与应用：，CN111333779A[P].2020.
[4]柯凯，徐洪飞，姚恒.一种基于苯基酰胺卤化物改性的聚羧酸保坍剂及其ATRP制备方法：，CN110938182A[P].2020.
[5]張瑞涛，李才，江元华，等.保坍型聚羧酸减水剂用丙烯酸酯化合物的制备方法及应用：，CN111171245A[P].2020.