木质素改性聚羧酸高性能减水剂合成技术及应用性能研究.pdfVIP

“科隆杯”混凝土外加剂征文集——分会第十三次会员代表大会论文集 木质素改性聚羧酸高性能减水剂合成技术及应用性能研究 陈国忠宋树贵沈建新② (江苏特密斯混凝土外加剂有限公司) [摘要]研究了一种利用纸浆废液改性制备木质素磺酸盐中间体，与酯类聚羧酸高性能减水剂 接枝的技术及其机理，开发出一种新型木聚羧酸高性能减水剂，并对其综合应用性能进行表 征。 [关键词]纸浆废液；木质素磺酸盐；接枝共聚；木聚羧酸高性能减水剂 一、引言 纵观不同种类减水剂的分子结构，在减水分散性能方面，聚羧酸减水剂是其它种类的减 水剂所无法比拟的H1，减水剂产品的分散能力取决于强极性的基团数量及主链聚合度，由于羧 基官能团上可以与羟基发生酯化反应，因此在水泥颗粒表面形成溶剂化层增加，立体位阻较 大，相应的减水率也很高。 本文的研究思路是利用木质素磺酸盐减水剂分子中苯甲酚的化学活性窿3，将它与可能与之 反应的聚羧酸减水剂接枝共聚，从而制得木聚羧酸减水剂。该化学改性方法在不破坏其原有 优点的基础上，达到了高性能减水剂的技术要求，且经济效益要远远高于其他类高性能减水 剂。 二、木聚羧酸减水剂的合成机理 立足于木质素磺酸盐中间体和聚羧酸中间体的分子结构基础上，在分子设计应用理论指 导下，根据性能需要对其作适当的调整，设计出了含有减水基团的分子结构。减水剂的主链 为线形结构，侧链为强极性的短支链，结构中保持了亲水基与疏水基的平衡。由于强极性的 侧链结构，梳形结构的木聚羧酸减水剂使它在混凝土拌合物中产生较大空问位阻作用。如果 在木质素磺酸盐中间体分子的主链中增加一些支链结构，则可以使水分子很难通过包裹在水 泥颗粒表面的溶剂化层，有利于减水剂的分散保持性能。 木质素磺酸盐减水剂是利用纸浆废液制备的一种普通减水剂，这种减水剂是一种绿色减 水剂，具有无污染、零排放的特点。为了改善木质素磺酸盐减水剂减水率低、缓凝严重的缺 点，并进一步提高其附加值，因此，对木质素磺酸盐减水剂分子结构进行设计及化学改性。 利用木质素磺酸盐减水剂分子中苯甲酚的化学活性，通过接枝共聚方法改变分子结构，赋予 它一些特殊的化学物理性质。 聚羧酸中间体(分子结构式如图1所示)是由聚醚、甲基丙烯酸在催化剂的作用下合成， 由于分子结构中含有羧基官能团，在一定条件下，可以发生酯化反应。 十毗-{甘％一 o—}cH2cH20cH3 九 图1聚羧酸中间体分子结构式 ．28． “科隆杯”混凝土外加剂征文集——分会第十三次会员代表大会论文集 试验目的就是将木质素磺酸盐中间体和聚羧酸中间体接枝共聚，在聚羧酸中间体分子中 引入酯基、磺酸基等宫能团，合成了梳形结构的接枝型木聚羧酸减水莉，这种接枝型的木聚 羧酸减水剂在水泥水化颗粒表面呈齿形吸附状态，其主链上的极性阴离子基团发挥双电层静 电排斥作用，支链上则通过长侧链的空间位阻效应，发挥稳定分散作用。木质素磺酸盐中间 体、聚羧酸中间体在水溶液中进行接枝共聚，主要的反应式如下： +o筻『3≯士+十垆i封毗一i意 ▲◆．}。们：一H一毗———斗 一融一COH蒜一C 。 试验材料和试验方法 1。试验原材料和试验设备 木质素磺酸盐中间体：(简写为M，江苏特密斯混凝土多I-DH剂有限公司生产，由纸浆废 液经过催化、氧化、磺化反应制备而成)； 聚羧酸中间体：(简写为s，江苏特密斯混凝土外加剂有限公司生产，由聚醚、丙烯酸、 甲基丙烯酸、催化剂等在特定条件下发生共聚反应制的而成)； 冷复配聚羧酸减水剂：(简写为LMS，本试验主要是作对比试验，对比试验LM××S-N ※指的是木质素减水荆和聚羧酸减水剂以××：-N-N的质量百分比在室温下混合而成)； 木聚羧酸减水剂：(简写为MS，注：M××SN※指的是木质素减水剂和聚羧酸以××： ※※的质量百分比在一定条件下接枝共聚而成)； 液碱：(NaoH质量含量为