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第 8 期 付静静，等: 纤维素基减水剂的合成与应用 ·1423·

式中，DS c 为—COONa 的取代度；w c 为—COONa 照 m（水泥）∶m（砂）∶m（碎石）=1∶2.31∶4.09，
的质量分数，%；DS s 为磺酸基取代度；w s 为 S 元 泌水率和抗压强度比配合比按照 m（水泥）∶m
素的质量分数，%。 （砂）∶m（碎石）=1∶1.09∶2.53 进行。
1.3.2 红外光谱的测定 1.5 纤维素基减水剂分散机理
CLCSC 样品在真空干燥后，用 KBr 混合压片 通过测定 CLCSC-水-水泥体系的 Zeta 电位和
法，在红外光谱仪上进行测试，分析范围 500~ 表面张力等表面性能，研究 CLCSC 减水剂的分散
–1
4000 cm 。 机理。
1.3.3 核磁共振碳谱的测定 1.5.1 Zeta 电位的测定
将 0.1 g 的 CLCSC 加到带塞子的标准核磁测试 采用电位测定仪测定 CLCSC-水-水泥体系的
管中，加入 0.5 mL 氘水，摇晃使其溶解充分，放置 Zeta 电位。将一定量水泥和 CLCSC 加入到去离子
48 h，在核磁共振波谱仪上进行测试。 水中，搅拌，静置，然后取其上清液，注入电泳池
1.3.4 相对分子质量的测定 中，测定 Zeta 电位。
采用凝胶渗透色谱仪，色谱柱为 PL-gel，样品 1.5.2 表面张力的测定
质量分数 0.1%。进样量为 20 μL，H 2 O 为洗脱液， 使用全自动张力仪并且采用吊片法测定表面活
洗脱速率为 1 mL/min，测量温度 30 ℃。 性剂的表面张力。配制不同浓度的 CLCSC 溶液，放
1.3.5 pH 对 CLCSC 溶液黏度的影响 置一段时间使其完全溶解平衡，于（25±0.1）℃测
准确称取一定量的 CLCSC 样品溶解在去离子 其表面张力。
水中至所需的浓度，绘制 pH=2~12 内的黏度流动曲 2 结果与讨论
线。
1.4 CLCSC 减水剂性能测试 2.1 CLCSC 的取代度与性能的关系
水泥净浆流动度测试按照 GB/T 8077-2012 [12] 标 依据 1.2 小节的合成方法，改变不同的物料配
准方法进行，水灰比（水与水泥的质量比，下同） 比，制备一系列不同取代度的样品，反应条件为反
0.35。混凝土减水率、泌水率和抗压强度比测试 应温度 120 ℃，反应时间 7 h，具体性能列于表 1。
按照 GB 8076-2008 [13] 进行。混凝土减水率配合比按 其中，AGU 表示葡萄糖单元。

表 1 CLCSC 的取代度与性能的关系
Table 1 Relationship between degree of substitution and properties of CLCSC
n(NH 2SO 3H)∶n(C 4H 4O 3)∶n(AGU)

1.0∶0.50∶1.0 1.5∶0.75∶1.0 2.0∶1.0∶1.0 2.5∶1.2∶1.0

DS c 0.06 0.12 0.18 0.24

DS s 0.42 0.52 0.61 0.68
3
1.94×10 4 1.29×10 4 6.52×10 3 2.29×10
M w
3
7.38×10 3 5.14×10 3 3.32×10 3 1.86×10
M n
2.63 2.51 1.96 1.23
M w/M n
净浆流动度/mm 185 213 225 226

减水剂应用体系为水泥浆体系，属于强碱性。 的取代度低于磺酸基的取代度。这可能是因为羧基
磺酸基电子云密度较大，为纤维素提供具有强吸附 和磺酸基在纤维素酯化过程中，磺酸基的活性大于
力的极性基团，从而通过吸附在水泥颗粒表面对其 羧基，存在官能团竞争所致。
产生减水分散作用；羧酸根全部电离，相应地增加 棉短绒纤维素分子链上的取代度从 0.64 升高至
了纤维素携带负电荷的总量，形成更大的静电排斥 0.92，水泥的净浆流动度从 213 mm 升高至 226 mm，
作用，使水泥颗粒相互分散，破坏絮凝结构，从而 增加值为 13 mm，从合成产物的成本来讲，物料比
有效地增加了混凝土拌合物的流动性。 n(NH 2 SO 3 H)∶n(C 4 H 4 O 3 )∶n(AGU)为 2∶1∶1 时，
由表 1 所示，样品的取代度越高，相对分子质 即可达到国家减水剂的标准。
量越低。总取代度（DS c +DS S ）从 0.48 升高至 0.92， 2.2 CLCSC 的结构与黏度测试
3
4
重均分子质量从 1.94×10 下降至 2.29×10 ，数均分 2.2.1 CLCSC 的结构表征
3
3
子量从 7.38×10 下降至 1.86×10 ，分子量分布从 2.63 棉短绒纤维素、CLCSC（DS c =0.18, DS s =0.61，
变至 1.23。羧基的反应效率低于磺酸基，导致羧基 下同）的红外光谱见图 1。