脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚的合成、性能及应用

脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚的合成、性能及应用

张晓娜张宗青

淄博知己化学品有限公司山东淄博255000

摘要：水泥是目前使用最多的建筑材料，全球使用总量约为50亿立方米，对生态和资源造成了极大的冲击。随着一些建筑结构对混凝土的强度等级和耐久性的需求不断提高，高强、超高强混凝土的应用也变得更加普遍。然而，高强、超高强混凝土的拌制通常都是在低水胶比的情况下进行的，因为低水胶比会导致新拌混凝土出现粘稠、流速慢等问题，这对其泵送、运输以及压实造成不利影响。由于其低用量、高减水率和分子结构可调控等特点，近年来在世界范围内得到了广泛的重视。利用本体聚合方法，以油相溶剂为引发剂，将疏水基引入到聚合物中，制备出一种具有较好降粘度的聚羧酸类减水剂。目的是在保证其高强度的前提下，使其具有较好的粘性，从而提高其工作性能，达到工程建设的需要。

关键词：水泥；粘合性；减水剂；合成

引言：在我国建筑业高速发展的背景下，工程建设呈现超高层、大跨度、复杂多变等特点，不仅对混凝土的受力与可成型性有更高的需求，而且极大地推动了泵送式混凝土施工技术的发展。但目前使用的高强度混凝土因其具有较低的胶水含量和较小的流速会引起新拌混凝土粘度大、流速慢等问题，增加了其施工难度。如何有效地降低高等级砼的粘性是一个亟待解决的问题。目前常用的提高减水剂用量、优化级配、外加剂等措施都无法达到优化设计的目的，因此探索新的高强砼粘性问题的处理途径显得尤为重要。多羧酸类减水剂是目前水泥生产中不可或缺的一种外加剂，特别是在低水胶比率的情况下，如何正确地应用减水剂是非常关键的。在当代减水剂的开发中，除了具有基本的减水功能之外，还具有其他功能的产品为实际工程应用带来了更多的选择，比如缓释型、早强型、减缩型以及引气型等。可以看出，功能型减水剂也可以用来解决工程中遇到的各种性能问题。

一、合成方法

在四颈烧瓶中添加较大的TPEG-1200，加热到60度以充分溶解，然后开始搅拌。将反应的温度维持在60摄氏度，搅拌10分钟后，将反应组分A、B分别加入到反应炉中，并将反应炉中的反应炉加入3-3.5小时。加入B种成分后，将其加热1.0小时，冷却到40度，加入碱液中和，用清水冲淡即可获得40%的产物。

二、性能测试及表征

（一）、水泥净浆试验

根据GB8077—2012，采用减水剂的折固比例为0.18%，对水泥净浆流变性和保持性能进行了测试。

（二）、混凝土试验

试验所用材料为C60级高强砼，根据GB8076-2008标准设计。

（三）、表面张力测试

利用日本Kibron公司EZ—PiPlus动力型张力仪，以0.001毫牛顿/米的分辨能力，测量了各种增水剂的表面张力。准确度/敏感性：0.01毫牛/米。量程：1-350毫牛·米。

（四）、凝胶渗透色谱

利用美国Waters公司的Waters-515高效液相色谱法，0.1M硝酸盐作为流动相，以胶质多孔填料作为固定相，以1.0ml/分钟的速度，确定了塑化剂的分子质量和分布。

三、结果和讨论

（一）、酸醚比对减水剂性能的影响

在不同的酸酯比下，水泥石的流动性表现为在不同的酸酯比下，水泥石的流动性表现为先上升后下降。随着羧酸含量的增加，材料的有效吸附率和分散性也随之增强。羧酸基太多，会使树脂吸收速度太快，而使树脂的减水率下降。结果表明，以3:1的酸酯比为最佳。

（二）、链转移剂用量对减水性能的影响

随着链转移剂的含量的增加，减水剂的分散能力呈现出先增大后降低的趋势，在0.6%的时候是最佳的，这可能是由于链转移剂的含量越低，聚合物的分子质量越高，在水泥颗粒的表面上的吸附速度就越快，因此，净浆液的流率就越小。而过多的链转移剂会使胶凝材料在胶凝材料上形成较长的链段，从而降低胶凝材料上的位阻性，降低胶凝材料的分散性。研究发现，当链转剂添加到0.8%的时候，其对水泥基材料的倒垮流空的影响是最小的，并且其对水泥基材料的粘滞系数也是最小的。

（三）、疏水单体VAc用量对减水剂用量的影响

随着丙烯酸的添加，水泥净浆体的流动性呈现出先上升后下降的趋势。但随著VAc用量的增大，其使之快速降低，在VAc用量为10%时，其流空时间最短，且随著疏水性单体VAc的添加而降低。提高了表面活性效应，使其粘性下降。随着VAc含量的不断提高，随着VAc含量的不断提高，其粘性变得越来越大，这是因为VAc的反应性比其它单体要小得多。结果表明，活性低，转化率低，且存在较多的活性单体，这些都会对水泥净浆液及混凝土的粘性造成不良的影响。

（四）、降粘型减水剂的表面张力测试

当降粘减水剂的浓度为0.01%时，其表面张力为61.48mN/m，而在相同的浓度下，一般的减水剂的表面张力为6546mN/m。结果表明，降粘减水剂的表面张力随质量分数的增加而明显降低，而在一般情况下，其降低幅度较小，接近于一平稳状态。研究发现降粘减水剂的表面张力很小。

（五）、混凝土性能测试

结果表明，该新型降粘性聚羧酸系减水剂的压裂液的压裂过程中，其过程基本一致。结果显示，所制得的降粘聚羧酸类减水剂在乳液中的应用效果良好。这是因为它的特殊分子结构：一方面，在混凝土中加入了大量的疏水性功能基团，从而减小了混凝土-水-减水剂的表面张力，从而改善了混凝土的HLB值，并赋予了混凝土中的亲水性，从而提高了混凝土中的水膜厚度。因此，粒子之间的滑动比较简单，粒子之间的相互作用也比较小。另一方面，因为使用的是低分子量的大单体，而且减水剂的分子主链比较短，在水里有了更高的自由度，所以，减水剂的分子链也会更加舒展。可迅速吸收在水泥微粒中，从而提高了混凝土的粘性和流动性。

四、降粘型聚羧酸减水剂的应用

随着工业化进程的逐步推进和建筑行业的大力发展，将使聚羧酸盐类减水剂在国内得到广泛的使用。但是，与此同时，聚羧酸减水剂的发展也处在了一个发展的瓶颈期。一方面，由于受到了上游原材料聚醚或聚酯的成本的制约，导致了聚羧酸减水剂无法得到更好的推广和应用，因此，许多客户仍然在采用萘系或脂肪族系减水剂。另外，现有的聚羧酸类增水剂由于其减水率和抗塌性难以再提升，目前很多研究工作都停留在对现有体系进行改良，而没有形成新的合成体系。在当今时代，随着时代的变迁，聚羧酸减水剂的发展变革也必须要跟上工业化的趋势，不断地进行机理的创新。目前，无论是在其合成工艺、合成方法还是合成性能上，都存在着巨大的改进空间。随着工业产业化的快速发展，人们对一种具有更高的性能价格比和更高的工作性能以及更广泛的适用范围的聚羧酸减水剂提出了更多科研人员的不断探索。在高强砼的施工中，由于高强砼的粘性和缓慢的流动速度，容易引起高强砼的堵塞。因此，许多混凝土拌合站和建筑材料公司均采用降粘型聚羧酸类减水剂，以适应工程的要求。2016年，某地某公司利用氧化-还原反应对其进行了分子结构的设计与制备，并对其进行了自由基共聚，得到了一类具有较好降粘效果的聚羧酸类高效减水剂，其降粘效果明显好于普通市售聚羧酸类高效减水剂。由于其优良的抗渗性能及抗渗性能，使其在混凝土中得到了广泛的使用。

结束语：总而言之，通过将疏水性单体加入到聚合物中，制备出一种新型的具有较低粘度的聚羧酸类减水剂，并对其表面张力、水泥净浆与混凝土的塌陷性等进行了试验研究，得到了其最优的制备工艺参数。本发明的降粘聚羧酸系减水剂，其降粘效果比市面上常用的降粘效果更好，达到了进口的水平。

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