新型聚羧酸系減水劑大分子的合成與性能研究.pdf

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1、第41卷第8期化工技術(shù)與開發(fā)Vo1．41No．82012年8月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryAug．2012新型聚羧酸系減水劑大分子的合成與性能研究張小博，劉海萍(北京化工大學(xué)北方學(xué)院，河北三河065201)摘要：以甲基丙烯酸、聚乙二醇為主要原料，以甲苯為帶水劑、混酸為催化劑，對苯二酚為阻聚劑，通過酯化反應(yīng)合成出甲基丙烯酸聚乙二醇單酯活性大單體。確定出最佳反應(yīng)條件為：原料醇酸物質(zhì)的量比為1：2，催化劑的用量為4％(以聚乙二醇的質(zhì)量計(jì))，阻聚劑對苯二酚的用量為0．3％(以甲基丙烯酸的質(zhì)量計(jì))，溫度為95℃，反應(yīng)時(shí)間為8h，合

2、成出活性大單體的酯化率可高達(dá)86．4％。產(chǎn)品經(jīng)酯化率的測定和IR結(jié)構(gòu)表征，證明是目標(biāo)產(chǎn)物。關(guān)鍵詞：甲基丙烯酸；聚乙二醇；甲基丙烯酸聚乙二醇酯；酯化反應(yīng)中圖分類號：0633．1TU528．042+2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671．9905(2012)08．0001．03當(dāng)前，混凝土科學(xué)的發(fā)展離不開化學(xué)外加劑的時(shí)加人．甲基丙烯酸、對苯二酚，升溫到9O℃加人使用，而隨著混凝土向高強(qiáng)、高性能方向發(fā)展，對外催化劑，攪拌，控制溫度，保持5h，得到聚乙二醇單加劑提出了更高的要求【1】。減水劑是混凝土外加劑甲醚大單體，對大單體進(jìn)行真空干燥3h。中的重要品種，在混凝土中的使用也最為廣泛。

3、目1．2合成反應(yīng)前占據(jù)市場的主要品種是傳統(tǒng)的萘系減水劑，它雖采用以過硫酸銨為引發(fā)劑的水溶液聚合法。計(jì)然對混凝土具有較好的工作性，但坍落度經(jīng)時(shí)變化量酯化產(chǎn)物10g，丙烯酸，配以去離子水于三口燒瓶大，而且這類減水劑多采用有毒的甲醛物質(zhì)，不可避中。加入計(jì)量的過硫酸銨，配以去離子水加入滴液免地對環(huán)境造成污染，對人們的日常生活和健康有漏斗中。待反應(yīng)器中升溫到85℃，滴加過硫酸銨，較大的影響，這些弱點(diǎn)的存在制約了其進(jìn)一步的開3h滴加完畢，保溫1．5h(控制溫度不超過100~Co發(fā)和研制。隨著科技的不斷發(fā)展，第三代新型聚合1．3中和反應(yīng)物減水劑——羧酸類聚合物在混凝土業(yè)中被廣泛接將反應(yīng)

4、好的聚合物降溫至50％以下，邊攪拌邊受，并受到國內(nèi)外混凝土外加劑研究者及使用者的加入片堿調(diào)節(jié)pH值6到7，反應(yīng)完成得到聚羧酸鹽日益關(guān)注[2-3]o與傳統(tǒng)的減水劑萘磺酸和磺化三聚類高性能減水劑成品。氰胺縮合物相比，其能在低摻量下賦予混凝土高分散性、流動性及高分散體系穩(wěn)定性，同時(shí)具有高效減2測試方法水、控制坍落度損失和抗收縮、不影響水泥的凝結(jié)硬化等作用。因此研制高性能產(chǎn)品及綠色化工藝已經(jīng)2．1紅外光譜分析成為外加劑發(fā)展的一個主要方向[41。本文采用一條活性大單體采用BrukerTensor型傅立葉變換新的合成工藝，通過乙烯基單體共聚合成了一種新紅外光譜儀(Fr．IR)進(jìn)行分析

5、，將被測試樣在真空型聚羧酸高效減水劑。干燥后稱取適量，在KBr鹽片上涂膜做譜圖。2．2酯化率的測定l5】1實(shí)驗(yàn)根據(jù)酯化反應(yīng)的原理，可以得出酯化率的計(jì)算1．1大單體的合成公式：酯化率(聚乙二醇中_oH被反應(yīng)的百分比％=實(shí)驗(yàn)采用聚乙二醇共混的形式制備。取計(jì)量比(反應(yīng)前的酸值總量一反應(yīng)后剩余的酸值總量)／的聚乙二醇4000和6000，放人三口燒瓶中融化，同聚乙二醇中一OH總量。首先標(biāo)定好用于反應(yīng)的聚作者簡介：張小博，碩士，主要從事無機(jī)／有機(jī)高分子合成與研究，Email：zxb_lO15@163_c0m收稿151期：2012．05．282化工技術(shù)與開發(fā)第41卷乙二醇和甲基丙烯酸的

6、用量，準(zhǔn)確計(jì)量反應(yīng)體系的說明反應(yīng)初期生成較多的水；反應(yīng)進(jìn)行了6h以后體總質(zhì)量。反應(yīng)完成后，取質(zhì)量約為0．5g的目標(biāo)產(chǎn)系生成的水越來越少，所以酯化率隨時(shí)間的變化曲v日∞#Iu砑正H．物，稀釋到25mL的去離子水中，滴人2～3滴酚酞，線趨于平滑，酯化率增長緩慢。反應(yīng)進(jìn)行到8h以后，用標(biāo)定好的0．1mol·L標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定樣品，酯化率幾乎沒有增長。從化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)分析可得，準(zhǔn)確計(jì)量滴定到終點(diǎn)消耗的NaOH的體積，得酯化隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，反應(yīng)物的濃度降低，若反應(yīng)級率。數(shù)越高，在反應(yīng)末期反應(yīng)速度下降得也越快。這表JB=(N2-MV／IOOOm)12Nl明當(dāng)反應(yīng)追求高轉(zhuǎn)化率或

7、低的殘余濃度時(shí)，大部分式中：Ⅳl一聚乙二醇的物質(zhì)的量；的反應(yīng)時(shí)間將花費(fèi)在反應(yīng)的末期。大部分酯化反應(yīng)M一反應(yīng)前甲基丙烯酸的物質(zhì)的量；都近似二級反應(yīng)，此規(guī)律在反應(yīng)過程中得到了很好肘一反應(yīng)物的總質(zhì)量，g；的證明，所以反應(yīng)時(shí)間在8h即可。m一滴定樣品的質(zhì)量，g；9O80一滴定到終點(diǎn)時(shí)消耗的NaOH的體積，mL。70靜602．3混凝土坍落度的測定5O韶40按GB8076—1997《混凝土外加劑》中規(guī)定的試3O驗(yàn)方法測定混凝土坍落度。201003結(jié)果與討論3．1紅外譜圖分析圖2反應(yīng)時(shí)間對酯化率的影響聚羧酸鹽類高性能減水劑成品的紅外光譜圖見