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摘要：
本文通過正交試驗的方法合成系列減水劑樣品，再通過混凝土性能測試、膠砂檢測、水泥凈漿檢測的檢測手段對比分析一下磺酸基(-SO3M)、羧基(-COOH)、酯基(-COOR)官能團對聚羧酸減水劑的性能影響。
關鍵詞：磺酸基(-SO3M);羧基(-COOH);酯基(-COOR);正交試驗;對比分析
前言
聚羧酸高性能減水劑是一系列具有特定分子結構和性能聚合物的總稱，一般是將不同單體通過自由基反應聚合得到。要得到具有優良性能的高性能減水劑，需要選擇反應活性接近的原材料單體進行共聚反應，并且需要選擇合適的引發劑以及引發體系進行自由基聚合。目前合成聚羧酸減水劑所選擇的單體主要有以下四種：
(1)不飽和羧酸單體，如丙烯酸、丙烯酸鹽、甲基丙烯酸等;
(2)帶有側鏈的不飽和羧酸酯或醚(大單體)-聚氧烷烯基長鏈單體類，如APEG、HPEG、TPEG、MPEG-AA等;
(3)含不同官能團的具有不飽和雙鍵的衍生物，如醚、醇、磺酸、酰胺等，最常用的是甲基丙烯磺酸鈉;
(4)小酯類，如丙烯酸甲酯、丙烯酸羥乙酯等，最常用到的是丙烯酸羥丙酯。
不難發現除去大單體的三類單體分別為聚羧酸高性能減水劑引入羧基(-COOH)、磺酸基(-SO3M)、羧基酯基(-COOR)這三種官能團。本文將通過正交試驗的方法合成系列減水劑樣品，并通過膠砂、凈漿、混凝土三種檢測手段測試其性能，對比研究這三種常用官能團及其含量對聚羧酸高性能減水劑各方面性能帶來的影響。
1、試驗設計、方法和材料
1.1原材料及儀器
實驗藥品：大單體(HPEG)，工業品;丙烯酸，工業品;甲基丙烯磺酸鈉，工業;丙烯酸羥丙酯，工業品;引發劑YF，工業品;還原劑YH，工業品;鏈轉移劑YL，工業品。
實驗儀器：水浴鍋、四口燒瓶，分析天平、凈漿攪拌機、膠砂攪拌機、混凝土攪拌機等。
1.2合成工藝
樣品合成采用自由基水溶液聚合，合成試驗號PC系列減水劑樣品，工藝如下：
3h，引發劑延后10-30min，保溫1h;
50%左右;
35-40℃;
1.3聚羧酸減水劑的性能測試
1.3.1水泥凈漿流動度測試
按FKKJSY/C-42-2013《水泥凈漿檢測細則》進行測試。稱取P.O42.5水泥300g，減水劑選取摻量，加入87g水(包括減水劑中所含的水)，測定水泥凈漿流動度。
1.3.2水泥膠砂流動度測試
按FKKJSY/C-07-2013《水泥膠砂流動度檢測細則》進行測試。稱取P.O42.5水泥450g，砂為ISO標準砂，減水劑選取摻量，選取用水量，測定水泥膠砂流動度。
1.3.3混凝土性能測試
按照GB8076-2008《混凝土外加劑》的規定進行檢測。
1.4正交試驗方案
正交試驗因素表和試驗方案分別見表6和表7。
表-1因素水平表
| 水平 | 因素 | ||
| 酸醚比A（摩爾比） | 甲基丙烯磺酸鈉/聚醚（摩爾比） | 丙烯酸羥丙酯用量C/% | |
| 1 | 1.5 | 0 | 0 |
| 2 | 2.5 | 0.25 | 2.1 |
| 3 | 3.5 | 0.50 | 3.5 |
表-2正交試驗方案
| 試驗號 | 因素 | 試驗方案 | ||
| 酸醚比A （摩爾比） |
甲基丙烯磺酸鈉用量B/% | 丙烯酸羥丙酯 用量C/% |
||
| PC-1 | 1.5 | 0 | 0 | A1B1C1 |
| PC-2 | 1.5 | 0.25 | 2.1 | A1B2C2 |
| PC-3 | 1.5 | 0.5 | 3.5 | A1B3C3 |
| PC-4 | 2.5 | 0 | 0 | A2B1C1 |
| PC-5 | 2.5 | 0.25 | 2.1 | A2B2C2 |
| PC-6 | 2.5 | 0.5 | 3.5 | A2B3C3 |
| PC-7 | 3.5 | 0 | 0 | A3B1C1 |
| PC-8 | 3.5 | 0.25 | 2.1 | A3B2C2 |
| PC-9 | 3.5 | 0.5 | 3.5 | A3B3C3 |
正交試驗結果：
表3水泥凈漿流動度檢測結果
| 試驗號 | 流動度 | |
| 初始 | 1h | |
| PC-1 | 192 | 191 |
| PC-2 | 218 | 220 |
| PC-3 | 191 | 183 |
| PC-4 | 204 | 200 |
| PC-5 | 231 | 233 |
| PC-6 | 220 | 210 |
| PC-7 | 210 | 199 |
| PC-8 | 215 | 209 |
| PC-9 | 212 | 203 |
表4水泥膠砂流動度檢測結果
| 試驗號 | 流動度 | |
| 初始 | 1h | |
| PC-1 | 162 | 150 |
| PC-2 | 188 | 183 |
| PC-3 | 161 | 155 |
| PC-4 | 183 | 156 |
| PC-5 | 210 | 203 |
| PC-6 | 183 | 172 |
| PC-7 | 190 | 160 |
| PC-8 | 199 | 196 |
| PC-9 | 203 | 191 |
表5混凝土性能測試檢測結果
| 試驗號 | 摻量/% | 坍落度（mm）/擴展度（mm） | |
| 初始 | 1h | ||
| PC-1 | 1.8 | 230/520 | 210/480 |
| PC-2 | 1.8 | 230/580 | 215/525 |
| PC-3 | 1.8 | 230/560 | 210/510 |
| PC-4 | 1.8 | 230/545 | 220/505 |
| PC-5 | 1.8 | 230/585 | 210/555 |
| PC-6 | 1.8 | 230/535 | 200/505 |
| PC-7 | 1.8 | 230/525 | 210/480 |
| PC-8 | 1.8 | 230/565 | 210/545 |
| PC-9 | 1.8 | 220/550 | 190/490 |
數據分析：試驗號PC-5樣品不論在凈漿、膠砂還是混凝土性能方面都展現出優異的分散性與分散保持性。同樣可以對比得出酸醚比對減水劑的減水率有很大影響，酸醚比越大，減水率越高，當酸醚比為2.5時，減水率與保坍性能達到最好;磺酸基的含量也對減水劑的分散性能影響較大，當甲基丙烯磺酸鈉/聚醚(摩爾比)為0.25時，減水率最高;酯基的加入也不適合含量過高，適量的摻入能改善減水劑的保坍性能。
結果討論
根據以上實驗數據及眾多學者研究、文獻資料，可得出以下結論：
1.磺酸基有利于產生高效分散、提高減水率，但由于主鏈接枝能力有限，磺酸基的含量趨于飽和，減水劑的分散性也達到最高值，且含磺酸基的原料價格較高，會相應增加生產成本。
2.羧基含量的增加有利于提高減水率和緩凝、保坍性能，過高則合成難以控制，分散性也會明顯下降
3.酯基含量的增加有利于保坍性能的提高，但隨著酯基含量的增加，減水劑引氣性會急劇增加，氣泡體積迅速增加不利于保坍。
淺析聚羧酸減水劑中官能團對性能的影響 最新評論:
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