Page 153 - 《精细化工》2019年第11期
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第 11 期 张国宏，等: 聚醚大单体溶液 pH 对减水剂性能的影响 ·2301·
由表 3 和表 4 可知，702-11 样品为采用硫酸控 减水剂样品。测定了减水剂样品分子量分布及聚醚
制底料 pH 为 3 时合成的减水剂，虽然 702-11 初始的 单体转化率，以净浆流动度及混凝土坍落度表征了
混凝土坍落度和扩展度不是最优，但保持 1 h 后混凝 减水剂的应用性能，确定了聚醚大单体溶液 pH 变
土扩展度最优，说明损失程度最小，比未控制底料 化范围以及酸的种类对减水剂性能的影响。结果显
pH 时性能提升明显的同时，比其他酸控制 pH 时的 示，通过控制底料 pH 提高了聚醚大单体转化率，
保持性能优越，保持后扩展度达到 590 mm，说明控 并且当底料 pH 控制为 3 时其转化率最高，聚醚单
制底料 pH 为 3 及底料控制用酸为硫酸时效果优越。 体转化率可由未控制底料 pH 的 87.41%提升至
采用硫酸控制底料 pH 为 3 左右，聚醚大单体 95.43%，此时合成减水剂的分子量分布指数最小，
转化率达到最大，这时减水剂分子的分布指数最小 由常规方法的 3.183 降至 2.884；采用硫酸控制底料
（虽然表 3 中底料 pH 为 6~7 时分布指数骤然减少， pH 时，硫酸和氢氧化钠双重控制保证反应过程中底
但聚醚并未转化成减水剂分子，测定的分子量分布 料 pH 始终为 3，溶液中存在的硫酸盐为硫酸钠，其
基本属于聚醚结构），减水剂的性能最优 [12] 。采用磷 快速溶解减少了聚羧酸减水剂被水泥水化产物包裹
和消耗的风险，更有利于提高聚羧酸减水剂分散性
酸控制底料 pH，因为磷酸盐与聚羧酸减水剂复配后
对水泥工作性能具有一定影响 [13] ，磷酸不仅有使水 能。结果表明，通过控制聚醚大单体溶液 pH 的方
式，在不改变减水剂合成工艺操作的前提下，也可
泥净浆流动度变差的趋势，而且实际生产中如果采
提升聚羧酸系减水剂的整体性能，说明通过技术手
用磷酸控制，产品中会含有磷酸盐，磷酸盐具有较
段也可解决工艺上带来的局限，有助于聚醚单体的
强的缓凝调凝功能，对于要求混凝土早期强度高的
生产企业以及使用企业降低投入成本，提升行业竞
企业可能检测结果不合格。采用盐酸和硝酸控制底
料 pH 存在氯离子含量超标 [14] 等隐患。采用磺酸控 争力。
制底料 pH 时，磺酸基的作用由原来的阴离子基团 参考文献：
转变成了链转移剂，改变了减水剂分子链段长短， [1] Yan Handong (严捍东), Zhong Guocai (钟国才). Research status
造成水泥中磺酸基与聚羧酸减水剂分子形成竞争吸 and development direction of polycarboxylate superplasticizer[J].
附 [15] ，进而混凝土初期坍落度扩展度较好，而保持 Journal of Guizhou University (Natural Science Edition) (贵州大学
1 h 后坍落度、扩展度性能下降较多，表现为没有硫 学报: 自然科学版), 2017, 34(1): 23-28.
[2] Fan Yanceng (范艳层), Hao Tingyu (郝挺宇), Wang Guofang (王国
酸控制性能优越。很多文献 [16-18] 报道，硫酸盐是降
方). Effect of dropping process on the molecular conformation and
低聚羧酸减水剂分散性能的显著因素，但从本文结
the properties of polycarboxylate superplasticizers[J]. New Building
果看并未对减水剂性能有负面影响。原因为：本文 Materials (新型建筑材料), 2016, 43(4): 97-99.
采用硫酸和氢氧化钠双重控制，保证反应过程中底 [3] Chen Shiming (陈世明), Jin Yifeng (金一丰), Gao Hongjun (高洪
料 pH 始终为 3，因此溶液中存在的硫酸盐为硫酸钠， 军), et al. Synthesis process of polycarboxylic water reducer at
ambient temperature[J]. Chemical Industry and Engineering Progress
属于易溶性硫酸盐，其快速溶解减少了聚羧酸减水
(化工进展), 2016, 35(11): 3645-3649.
剂被水泥水化产物包裹和消耗的几率，降低了液相
[4] Hayashiya Toshio, Ueta Tomiyasu, Yuasa Tsutomu, et al. Admixture
溶液的表面张力，增加了表面活性，提高了微引气 for cement: US 7321006 [P]. 2008-01-22.
作用，有利于提高聚羧酸减水剂分散性能，提高浆 [5] Zhang H F, Huang H L, Sun Y F, et al. Application of water reducing
体流动性。只有当易溶性硫酸盐含量过高时才导致 agent in concrete of engineering materials[J]. Advanced Materials
浆体流动性降低 [19] 。本文合成的减水剂总体掺量只 Research, 2012, 578: 87-90.
[6] Yan Xiaowei (闫孝伟). Synthesis and properties of polycarboxylate
占水泥质量的 0.2%，因此，用来控制底料 pH 的硫
superplasticizer[J]. Journal of Jiangxi Science & Technology Normal
酸用量相对于水泥质量更小，远小于文献[19]中可 University (江西科技师范大学学报), 2018, (6): 105-109.
导致水泥流动性降低用量（占水泥质量的 0.6%）， [7] Shan Jixiong (单继雄). Effect of temperature and stirring time on
处于可提升浆体流动度的范围。所以，采用硫酸控 performance of polycarboxylic water reducer[J]. Beton Chinese
制底料 pH 为 3 时合成减水剂可提升水泥的分散性 Edition-Ready-Mixed Concrete (商品混凝土), 2019, (1): 65-66.
[8] Pan Zuren (潘祖仁). Macromolecle chemistry (The Fifth Edition)
能以及混凝土的分散保持性。
[M].Beijing: Chemical Industry Press (化学工业出版社), 2014.
3 结论 [9] Zhong Lina (钟丽娜), Fang Yunhui (方云辉), Jiang Zhuojun (蒋卓
君), et al. Effects of initial solution pH on the dispersity and
以甲基烯丙醇聚氧乙烯醚和丙烯酸为主要原 retentivity of polycarboxylate superplasticizer[J]. New Building
Materials (新型建筑材料), 2017, 44(10): 124-127.
料，以 pH 计为监测工具，通过合成过程中酸碱平
衡控制聚醚单体溶液 pH，合成了一系列不同 pH 的 （下转第 2308 页）
