Page 152 - 《精细化工》2019年第11期

·2300· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

表 2 底料 pH 对减水剂性能的影响 底料 pH 的 87.41%提升至控制底料 pH 为 3 时的
Table 2 Effect of base pH on the properties of water reducer 95.43%。只有与丙烯酸发生聚合的聚醚单体才能发
减水剂 底料 聚醚转 M D 净浆流 挥减水剂的作用，因此，聚醚转化率提升即参与聚
编号 pH 化率/% n 动度/mm
合的聚醚成分增加，相当于相同质量的水泥中添加
702-1 未控制 87.41 32130 3.183 240/155
相同质量的减水剂分子中可发挥作用的成分增加，
702-2 2 95.06 43330 2.892 260/170
702-3 3 95.43 43640 2.884 290/187 因此减水剂性能提升。所以，在不改变减水剂合成
702-4 4 94.28 43470 2.988 250/167 温度、溶剂等工艺条件下，仅通过调整介质 pH 即
702-5 5 87.40 32020 3.324 240/157 可提升减水剂的整体性能。
702-6 6 29.45 4951 1.620 0/0 2.2 不同酸调控底料 pH 对减水剂性能的影响
702-7 7 15.49 2849 1.043 0/0
将减水剂底料 pH 固定为 3，考察了不同酸调控
注：聚醚转化率为合成减水剂时投入到底料中的聚醚单体
的质量与未能参与聚合的聚醚单体的质量之差占投入聚醚单体 pH 对减水剂性能的影响，结果见表 3。
质量的百分比，未能参与聚合反应的聚醚单体的量可以通过激 从表 3 可知，尽管调控底料 pH 会有一些效果，
光散射仪测出；相同减水剂掺量下，净浆流动度越大，减水剂 但是调节 pH 用酸的种类对减水剂的性能影响较大。
性能越优越，表 2 中净浆流动度数据为初始(左)和保持 40 min 采用硫酸控制底料 pH 的水泥净浆初始流动度和保
后（右）的数据，下同。
持 40 min 后分别为 300 和 202 mm，相同减水剂掺

表 2 显示，702-1 为正常工艺下合成的减水剂， 量下流动度越大说明减水剂的分散性能越优异，说
并未对底料 pH 进行控制，此时聚醚转化率为 明采用硫酸控制底料 pH 的调节方式效果最优。虽
87.41%，水泥净浆初始流动度为 240 mm，保持 然采用硫酸调节 pH 后聚醚转化率并未提升，但减
40 min 后重新测定流动度为 155 mm，而 702-3 为控 水剂的分子量分布指数最小，说明减水剂分子结构
制底料 pH 恒定为 3 的减水剂，此时聚醚的转化率 更加集中，减水剂性能更加优越。
95.43%。聚醚转化率升高，说明参与聚合的聚醚单
体成分增加，聚醚单体转化率越高理论上合成的减 表 3 不同酸调控底料 pH 对减水剂性能的影响
Table 3 Effects of different acid adjusting the base pH on
水剂应用性能越优越，结果表明，702-3 水泥净浆 the properties of water reducer
初始流动度为 290 mm，保持 40 min 后重新测定流
减水剂 聚醚转 净浆流动
动度为 187 mm。所以，702-3 比 702-1 的应用性能 编号 酸种类 化率/% M D 度/mm
n
优越。 702-1 未用酸 87.41 32130 3.183 240/155
从表 2 和图 2 可知，控制聚合体系的酸碱度对 702-3 磷酸 95.43 43640 2.884 290/187
减水剂性能影响较大。图 2 中，a 为单独测定聚醚 702-8 盐酸 89.26 42110 2.993 260/160
大单体的 GPC 曲线，e 和 f 分别为控制底料 pH 为 6 702-9 磺酸 90.32 42890 3.008 280/165
和 7 时 GPC 的曲线，a、e、f 3 种曲线面积相差不 702-10 硝酸 88.45 39880 3.112 252/160
多，说明聚醚大单体未参与聚合，接近中性条件下 702-11 硫酸 95.31 42660 2.312 300/202

聚醚单体转化率较低，而 pH 在 2~3 内聚醚转化率
2.3 混凝土坍落度评价
较高，如图 2 中 c 和 d 所示，两种曲线的相对分子
净浆流动度不能完全说明减水剂性能，进一步
质量及分布较为相似，说明在不控制 pH 的条件下
对样品进行了混凝土初始坍落度及保持 1 h 坍落度
滴加的最开始阶段聚醚未与丙烯酸聚合，而是滴加
测试，结果见表 4。
到底料中的丙烯酸发生了自聚，但是这部分聚醚极
少，随着丙烯酸滴加的进行，底料 pH 迅速降低至 表 4 不同酸调控底料 pH 对混凝土流动度的影响
酸性，因此表 2 中 702-1 （标样）聚醚转化率也较高。 Table 4 Influence of different acid adjusting the base pH on
the fluidity of concrete
发生这种现象的原因与两种单体的竞聚率发生变化
初始/mm 保持 1 h/mm
有关。一般来说，工艺条件不变时，单体的竞聚率 减水剂编号
坍落度 扩展度 坍落度 扩展度
变化很小，只有改变工艺条件，单体的竞聚率才会
702-1 225 610 200 485
发生变化。影响竞聚率的因素主要有温度、压力、
702-3 230 600 210 530
溶剂以及其他因素，比如：介质的 pH。本文中只改 702-8 220 580 210 560
变了底料的 pH，改变了酸类单体即丙烯酸的酸离解 702-9 230 610 220 570
度，从而相对降低了丙烯酸的聚合活性，提高了聚 702-10 220 590 200 530
醚大单体的聚合活性。因此，在此条件下提升了聚 702-11 215 600 215 590
醚单体参与聚合的程度，进而聚醚转化率从未控制 注：混凝土的坍落度和扩展度越大表明减水剂性能越好。