Page 204 - 《精细化工》2020年第1期
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·190· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷
Key words: Gemini quaternary ammonium salt; polycarboxylate superplasticizers; clay; adsorption;
building chemicals
聚羧酸盐减水剂（PCE）是继木质素系减水剂 端烷基双子季铵盐基础上，末端引入羟基合成端羟
和萘系减水剂后的第三代减水剂，因其减水率高、 基双子季铵盐，将两种双子季铵盐分别与减水剂复配，
[1]
掺量低、绿色环保等优点，被广泛应用于混凝土行业 。 评价了端羟基的引入对 PCE 抗泥效果的影响，并结
但 PCE 对黏土矿物敏感的问题（特别是蒙脱土）在 合 X 射线衍射（XRD）、X 射线光电子能谱（XPS）
很大程度上制约了其发展。因此，如何改善 PCE 对 和 Zeta 电位分析了其作用机理。
蒙脱土敏感问题成为研究的热点 [2-3] 。
目前，国内外对于黏土影响 PCE 性能的作用机 1 实验部分
[4]
[5]
理和解决方法进行了大量研究。Ng 等 、邵强等 、 1.1 试剂与仪器
[7]
[6]
王智等 、廖国胜等 发现，PCE 可以通过表面和插
三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺、1,4-对二氯苄，AR，
层吸附在黏土上，因而降低了其减水性能和分散效 阿拉丁有限公司；无水乙醇，AR，天津市富宇精细
[9]
[8]
果。基于这一认识，Li 等 、朱红姣等 、Lei 等 [10]
化工有限公司；乙醚，AR，天津天力有限责任公司；
将具有抗泥作用的功能单体（线性聚丙烯酰胺、聚
PCE（RS-1），山西泓翔建材有限公司；纯水，自制；
乙二醇和甲基丙烯酸羟烷基酯）引入 PCE 分子结构中，
蒙脱土（白色粉体），灵寿县创龙矿产品加工厂；P·O
可以有效抑制 PCE 在蒙脱土中的插层吸附，提高 42.5 水泥，尧柏特种水泥集团有限公司。
PCE 的分散性。这一方法虽然可以改善 PCE 在蒙脱 V70 傅里叶变换红外光谱仪、ADVANCEⅢ
土上的吸附，但对高含泥量的水泥浆体效果并不显著。 400 MHz 核磁共振波谱仪，德国 Bruker 公司；
此外，陈友治等 [11] 、王方刚等 [12] 将高分子聚合物如 NJ-160A 水泥净浆搅拌机，上海东星建材试验设备
磺化木质素、聚季铵盐阳离子 KNJ-1 作为助剂与 公司；D/max2200PC 型 X 射线衍射仪，日本理学公
PCE 复配使用，通过包裹蒙脱土颗粒来增强 PCE 对 司；Zetasizer NANO-ZS90 电位粒度分析仪，英国
蒙脱土的耐受性，但高分子聚合物类助剂合成复杂， Malvern 公司；AXIS Supra X 射线光电子能谱仪、
掺入后自身并没有提高流动度。目前，以高分子聚 Kratos TG650-WS 高速离心机，上海安亭科学仪器
合物类助剂复配抗泥牺牲剂的研究较多，对于小分 厂；VE-Ds 纯水制造机，宏森环保有限公司。
子助剂的研究却鲜有报道。 1.2 双子季铵盐的合成
本课题组就小分子助剂复配 PCE 进行了大量研究， 通过季铵化反应制备了两种带有不同端基的双
发现复配小分子双子季铵盐可以改善蒙脱土对 PCE 子季铵盐 [13] ，将端烷基双子季铵盐标记为 KNJ-1，端
的负面影响，但复配稳定性差。据此，本文在传统 羟基双子季铵盐标记为 KNJ-2，合成路线如下所示。
具体合成步骤如下：在带有搅拌和冷凝管的三 验方法》，采用 P·O42.5 水泥测定水泥的净浆流动度，
口烧瓶中按物质的量比 2.1 ∶ 1.0 加入 3.73 g 水灰比固定为 0.29，PCE 折固掺量为水泥质量的
（0.042 mmol）N,N-二甲基乙醇胺（或三乙胺）和 0.3%。蒙脱土以内掺的方式加入，KNJ-1 和 KNJ-2
3.5 g（0.02 mol）1,4-对二氯苄，70 ℃回流 7 h，所 分别以先掺和同掺的方式加入，分别测定水化时间
得产物用布氏漏斗抽滤分离，滤饼用乙醚沉淀数次， 为 5、30、60、90 和 120 min 的水泥净浆流动度。
即可得到白色晶体，烘干，即可得到溶解性良好的 1.4 蒙脱土层间距的测定
双子季铵盐。其中，KNJ-1 的得率为 67%，KNJ-2 采用 XRD 分析蒙脱土层间距的大小，制样具体为：
的得率为 78.3%。 分别将 0.5 g 的蒙脱土加入到 20 g 质量分数为 0.03%
1.3 净浆流动实验 的 KNJ-1（KNJ-2）或减水剂中，25 ℃恒温振荡 2 h，
依照 GBT8077—2012《混凝土外加剂匀质性实 过滤得滤饼用纯水洗涤，将滤饼烘干，研磨后过 200
