聚羧酸減水劑常溫制備工藝及性能探析

摘要：聚羧酸減水劑以常溫制備的方式完成，能夠解決資金投入問題，既能夠在能源消耗方面有著卓越成就，同時能夠大幅度減少公司方面所投入的資金成本。在常溫條件下進行聚羧酸減水劑的配制方法較為簡單，其操作流程也較為精練。因此，在配制的過程中有著較為顯著的優勢。基于聚羧酸減水劑常溫配制的實驗情況進行具體探究，從工藝、合成材料、性能測試等方面入手進行整體探討，并針對聚羧酸減水劑的性能進行分析，從合成溫度、引發劑用量、合成濃度、初始溫度以及混凝土減水率等方面，對聚羧酸減水劑性能進行全面探究。

關鍵詞：聚羧酸減水劑；常溫；制備工藝；性能就目前工程建設行業而言，聚羧酸減水劑的使用是必不可少的，是提高混凝土減水率的重要試劑。針對聚羧酸減水劑的常溫配制工藝，探究其工藝流程、技術方法、合成材料與聚羧酸減水劑的自身性能，是否會在溫度條件變化過程當中而產生變化［1］。因此，在探究常溫條件下配制聚羧酸減水劑的過程中，如何保證聚羧酸減水劑的效果，且能夠以常溫條件下進行配制，既能夠使聚羧酸減水劑的自身性能能夠運用于混凝土工程建設當中，發揮其減水劑的本質功能，同時還能夠降低能耗與成本。尤其是在工程建設行業飛速發展的過程當中，混凝土使用率較高，不同的工程建設也會有不同的混凝土質量標準，這都需要借助聚羧酸減水劑來實現這一標準。

1聚羧酸減水劑常溫制備工藝實驗研究

1.1工藝分析

聚羧酸減水劑作為一種混凝土外加劑，能夠在工程建設過程當中作為混凝土材料摻雜其中，提高混凝土減水率的重要組成部分。但其在混凝土當中的使用量較低，且該種減水劑極為環保，因此，在工程建設過程中有著極為卓越的減水效果。在常溫條件下進行聚羧酸減水劑的配制，能夠進一步滿足工程建設時的需要，有著更為適宜的減水劑配制條件，從而使工程建設使用該種減水劑能夠更加便利。通常來講，配制聚羧酸減水劑需要在60～80 ℃來完成，如果溫度升高，會對聚羧酸減水劑的配制和質量造成較為嚴重的影響，會影響到工程建設的生產周期，同時能源消耗與投入的資金成本也會相繼增加。因此，在常溫條件下進行聚羧酸減水劑的合成是優化工藝、降低成本的重要方式。而利用聚羧酸減水劑合成的原材料進行單體反應，將其放置在常溫下進行儲存，通過滴加攪拌的方式，讓聚羧酸減水劑得到充分反應，就不需要后續對其繼續加溫，并以保溫層對減水劑進行保溫，保溫時長需要達到6 h左右［2］。

1.2合成材料

聚羧酸減水劑的配制需要在一定的溫度下進行，若溫度較低，反應速度也會有著顯著降低。因此，在常溫條件下進行聚羧酸減水劑的配制需要關注配制反應時間與配制反應速度。同時，在60～80 ℃溫度條件下進行聚羧酸減水劑的配制，相比常溫條件下所反應出的產物聚合度較低，其產品性能會受到溫度的影響。因此，如若想依托常溫條件下進行聚羧酸減水劑的配制，還需要對其制備材料進行綜合分析。配制聚羧酸減水劑的合成材料通常包括甲基丙烯磺酸鈉、丙烯酸、抗壞血酸、氫氧化鈉、過硫酸鈉等。對甲基烯丙基聚氧乙烯醚的品質需要進行把控，工業級的分子質量通常為2 400。在進行聚羧酸減水劑配制實驗時，需要利用定量的去離子水，與甲基烯丙基聚氧乙烯醚二者溶合，放置于500 mL的燒瓶當中。在調制氫氧化鈉時，需要對其pH酸堿度進行控制，使其保持在7左右。氫氧化鈉的質量分數為40%時，其配制效果更佳。去離子水固含量也需要控制在40%。在進行試劑配制的過程中，其聚合體系的溫度保持在25 ℃左右，是較為穩定的恒溫狀態。

1.3性能測試

在對聚羧酸減水劑的工藝與合成材料進行分析后，還需要對其常用配制工藝進行進一步的分析與試驗，才能夠了解在常溫配制下，其性能是否會有所下降，快速及時地發現其中存在的問題，從而進行解決與方案優化。在進行聚羧酸減水劑配制過程當中，需要綜合考量減水劑自身性能，是否簡單快捷與通俗易懂，以及成本等相關問題。針對合成實驗進行分析，并對常溫配制下的聚羧酸減水劑進行性能檢驗。其檢驗標準需要根據國家頒布的《混凝土外加劑勻質性實驗方法》，對聚羧酸減水劑的性能進行標準測定。在上述合成材料的配制條件下，其配制溫度穩定在25 ℃，對所配制出的聚羧酸減水劑進行初步檢測，其流動度固摻量保持在0.13%，水灰比為0.29。若這兩項數據能夠滿足標準，對聚羧酸減水劑水泥靜漿流動所導致的保坍效果進行測定，以1 h為恒定測試時間，探究其保坍效果、擴展度、初始坍落度的基本情況。在進行性能檢測過程當中，以河沙作為細骨料，以碎石為粗骨料，使用的粉煤灰需要達到8%的配比，連續級配需要以國家文件標準為基礎保持在5～10 mm和10～20 mm。同時，需要利用紅外光譜對聚羧酸減水劑進行檢測。

2聚羧酸減水劑性能分析

2.1合成溫度對聚羧酸減水劑性能的影響

在進行聚羧酸減水劑合成的過程當中，需要兼顧多方面因素，尤其在常溫條件下進行制備，其水泥靜漿流動度都會影響聚羧酸減水劑最終合成的質量［3］。水泥靜漿流動度同減水劑合成時的溫度之間具有相關性。因此，在實驗過程當中需要穩定各材料的配比，保持初始溫度恒定，且在各條件因素不變的情況下進行實驗探究。在實驗開始時，其實驗開展的初始溫度需要保持一致，隨后提高聚羧酸減水劑的合成溫度。對比水泥靜漿流動度，觀察其流動度是否有明顯增加。由于聚羧酸減水劑的材料性質，其會對水泥混凝土的顆粒有著較強的分散能力，但隨著合成溫度升高且水泥靜漿流動度明顯提高。聚羧酸減水劑的水泥混凝土顆粒分散能力也不斷增加，但如若聚羧酸減水劑的合成溫度較低，則引發劑在合成過程當中起到的引發效率，也會隨著溫度的降低而降低，聚羧酸減水劑的反應速率，也會受到溫度影響，與溫度變化呈現正比例關系。在利用實驗進行適宜溫度探究時，能夠發現合成溫度在20～40 ℃時，聚羧酸減水劑對水泥顆粒的分散能力并沒有較為明顯的增長或降低。此時，水泥靜漿流動度變化并不明顯。但將溫度提升至40～60 ℃時，水泥靜漿流動度有著明顯的增加，并且在60 ℃時能夠最大限度地激發引發劑的效果。

2.2引發劑用量對聚羧酸減水劑性能的影響

在進行聚羧酸減水劑的合成過程當中，需要關注引發劑的使用劑量，尤其是在常溫制備條件下，需要探究不同劑量的引發劑，給聚羧酸減水劑的制備帶來的影響。其中，在實驗探究當中能夠發現水泥靜漿流動度與引發劑用量之間有著密不可分的關系。在20 ℃的溫度環境下進行聚羧酸減水劑的制備，其氧化劑的用量需要根據該溫度條件進行調整。當溫度穩定在40 ℃時，進行聚羧酸減水劑的合成，其還原劑的用量也需要根據溫度進行重新調配。通過實驗能夠發現氧化劑與還原劑的物質的量比會保持一致。在穩定其他聚羧酸減水劑合成條件下，需要利用聚羧酸減水劑的樣本，對水泥靜漿流動度的基本情況進行實驗測試。在實驗過程當中增加引發劑用量，其水泥靜漿流動度隨著引發劑的用量提高而增大。而當聚羧酸減水劑處于20 ℃以下時，水泥靜漿流動度從最初較為穩定快速的流動，逐步開始降低速度，在1 h內其流動速度的變化較小，但超過1 h后水泥靜漿流動度則呈現出流化現象。根據溫度條件來看，當在40 ℃的溫度環境下進行聚羧酸減水劑的合成，則會使水泥靜漿流動度的初始流量達到最高峰。

2.3合成濃度對聚羧酸減水劑性能的影響

在進行合成濃度對聚羧酸減水劑性能的影響分析過程中，需要完全保證用于合成聚羧酸減水劑的材料比例與合成工藝的各項參數不變，從而進行聚羧酸減水劑的濃度調整。將聚羧酸減水劑的濃度調配至35%、40%、45%、50%、55%等5個濃度，觀察在同一時間段內不同濃度的聚羧酸減水劑所反映出的性能區別［4］。根據實驗能夠得出合成濃度在45%，其聚羧酸減水劑的性能能夠發揮得最為完整。不同濃度的聚羧酸減水劑對其性能有著較大影響，且濃度過低，在使用減水劑的過程當中發揮的熱量較少。反應初期的溫度較低，在反應結束后，其溫度也相對較低。因此溫度過低不利于單體轉化率的提高，進而使得減水劑的性能受到了影響。對比各濃度聚羧酸減水劑所反應的實驗效果能夠發現，濃度過高也會使得減水劑的整個反應體系過于緊密，且丙烯酸等不飽和單體與引發劑、分子質量調節劑在相互配合的時候，材料之間過于分散。減水劑的分子結構差異性較大，影響聚羧酸減水劑的最終效果。因此，在進行聚羧酸減水劑配制過程當中，以45%的濃度為最佳。

2.4聚合反應初始溫度對聚羧酸減水劑性能的影響

為進一步探究聚羧酸減水劑的影響因素，從合成的起始溫度入手，探究起始溫度是否會對聚羧酸減水劑的性能產生一定影響，將起始溫度設定在5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃，通過5個起始溫度做對比進行實驗探究。當在起始溫度為5 ℃的條件下，進行聚羧酸減水劑的合成，能夠發現聚羧酸減水劑在該溫度下還能夠進行引發，但由于反應初期的溫度較低，反應后期的溫度系數也相對較低，因此在反應過程當中單體轉化率受到了較大影響，使減水劑性能得到了影響。但隨著起始溫度的升高，其反應結束后的溫度也相應升高，使得聚羧酸減水劑在合成過程中，單體轉化率也相應提高。在實驗探究當中發現，當溫度處于15～25 ℃時，減水劑性能并沒有太大差異。而在15～25 ℃的環境范圍內，將單體材料溶解完成后，材料會整體性處于15～25 ℃的溫度范圍內。因此，該溫度條件下進行聚羧酸減水劑的合成，能夠保障減水劑自身的使用質量，同時還節省了加熱環節，降低了能源消耗，縮短了生產周期，也降低了聚羧酸減水劑合成成本。

2.5混凝土減水率試驗

將配制出的聚羧酸減水劑應用于混凝土當中，進行最終測試，聚羧酸減水劑配制完成后，其使用情況能夠直接影響混凝土情況［5］。因此，利用常溫條件進行聚羧酸減水劑的配制，并根據不同的聚羧酸減水劑使用量，探究使用量與混凝土減水率之間的關系。在實驗探究當中，將固體摻量劃分為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%等4個產量標準進行實驗對比。由此能夠發現，當聚羧酸減水劑摻量在0.1%時，混凝土減水率為10%，聚羧酸減水劑摻量為0.2%，混凝土減水率接近30%。聚羧酸減水劑摻量在0.3%時，混凝土減水率在40%左右，聚羧酸減水劑摻量在0.4%時，其減水率略高于0.3%。但從混凝土減水率增幅情況來看，當聚羧酸減水劑摻量低于0.2%時，其減水率的增加是極為明顯的，但隨著聚羧酸減水劑摻量的逐漸提高，其減水率也呈現出較為緩慢的增長趨勢。但由實驗也能夠看出，當聚羧酸減水劑的摻量在0.4%時，其呈現出的混凝土減水率是最佳狀態。

3結束語

由于工程建筑會使用大量的混凝土材料，混凝土為提高減水率而使用減水劑。并且由于在不同的工程項目當中，不同的施工建設要求，減水劑的使用量也是有所區別的。因此，根據工程建設的實際情況進行減水劑的增加與減少，調和水泥混凝土的性能是至關重要的。這對于凸顯施工效果，提高工程建設的整體質量而言是極為重要的，尤其是在現代建筑行業發展過程當中，為進一步優化建筑過程中使用的各項材料，在常溫條件進行聚羧酸減水劑的配制，是符合時代發展特點的。單體合成技術的快速發展與新技術、新材料的相繼應用，都使得聚羧酸減水劑在常溫條件下進行配制的工藝得到了快速發展。因此，各生產廠家進行聚羧酸減水劑的合成與研究時，逐步探究如何降低成本，提高減水劑配制成功率，但不影響減水劑的性能。就探究情況來看，在常溫條件下配制聚羧酸減水劑，其基本性能得到了保障，并且減省了加熱這一環節，使成本有所降低，同時符合綠色發展、降低能耗的要求。

參考文獻：

［1］劉衍東，柯凱，呂陽.兩性聚羧酸減水劑常溫合成工藝與性能研究［J］.新型建筑材料，2023，50（3）：112117.

［2］白武東，曹紅紅，趙彥亮，等.超長緩釋型聚羧酸減水劑的制備工藝與性能試驗研究［J］.新型建筑材料，2021，48（4）：5963.

［3］劉少兵，程紹娟，陳森章，等.EPEG緩釋型聚羧酸減水劑的常溫制備與性能研究［J］.混凝土與水泥制品，2023（2）：2327.DOI：10.19761/j.10004637.2023.02.023.05.

［4］林順官.常溫合成聚羧酸減水劑工藝及性能研究［J］.混凝土，2020（12）：7779，84.

［5］張小虎，王劍鋒.聚羧酸減水劑常溫制備工藝及性能研究［J］.化工管理，2018（14）：198199.

作者簡介：張卓，女，山西忻州人，助理研究員，碩士研究生，研究方向：科技管理，化工催化。