1 引言

高性能混凝土是现代建筑必不可少的材料，减水剂是配制高性能混凝土的关键材料之一。聚羧酸高性能减水剂具有减水率高、保坍性好以及环境友好等优点，是配制高性能混凝土的首选。目前大规模生产应用的聚羧酸减水剂绝大部分以液体形式存在，水溶液有效含量一般为10%～50%，液体产品存储及运输不便，尤其是长距离运输费用巨大，生产能耗较大，造成其应用成本偏高。现在市场上的固体剂聚羧酸减水剂，主要通过喷雾干燥法和溶剂沉淀析出法等工艺合成，存在生产过程繁琐，工艺过程复杂等问题，且成本较高，溶剂沉淀析出法使用的有机溶剂还易造成环境污染，诸多因素制约着固体聚羧酸减水剂的推广应用。

本体聚合是制备固体聚羧酸减水剂的方法之一，但在现阶段，本体聚合过程中，体系的粘度较大，温度普遍较高，为改善固体聚羧酸是减水剂制备过程中存在的问题，本课题通过对各工艺参数及合成制度等因素进行探究，合成出分散性能优良的固体聚羧酸系减水剂。产品在保持聚羧酸系减水剂减水性能的同时，便于包装、储存和运输，大大降低了运输成本，具有良好的经济效益和社会效益。

2 实验

2.1 原材料与仪器

异戊烯醇聚氧乙烯醚（TPEG-2400），工业级；丙稀酸（AA），工业级；偶氮二异丁腈（AIBN），工业级；过氧化苯甲酰（BPO），工业级；次亚硫酸钠（SHP），工业级；华新42.5 普通硅酸盐水泥；BQ80S+FZ10 蠕动泵；NJ-160 净浆搅拌机；凝胶渗透色谱仪。

2.2 合成实验与检测

在偶氮二异丁腈与过氧化苯甲酰的引发下，异戊烯醇聚氧乙烯醚与丙烯酸聚合而得。实验过程中调整工艺参数，探究合适的固体聚羧酸减水剂(SPCE)生产工艺制度。

⑴净浆流动度测试。

水泥净浆流动性试验参照GB/T 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行。

⑵GPC 测试。

采用日本岛津GPC-20A 凝胶色谱仪测定减水剂分子的重均分子量（Mw）、数均分子量（Mn）和多分散系数（PDI）。

⑶吸附量测试。

采用德国耶拿公司生产的总有机碳吸附仪(TOCⅡ)测定。采用的水灰比为0.29，分别测减水剂不同掺量下的的总有机碳（total organic carbon，TOC）吸附量。

⑷Zeta 电位测试。

采用美国布鲁克海文仪器公司生产的高灵敏Zeta电位分析仪。

3 净浆实验结果与讨论

3.1 底料中加入少量水对固体减水剂的影响

一般情况下，采用本体聚合的方法制备固体聚羧酸减水剂的工艺过程中，不会掺入水组分。在这种工艺制度下，反应原料前期的反应速率受粘度、物料间接触程度等因素的影响，聚合反应速率较慢，转化率较低，最终影响整个反应过程，造成产物分子量分布变宽，单体反应转化率不够的情况发生，影响着固体聚羧酸减水剂的应用性能。

为了解决这个问题，经过大量的前期探索，发现在反应前期的底料中加入适量的水，可有效提高聚合反应的反应速率与转化率，为探究底料中水的掺入量，设置水加入量为聚醚大单体用量的0%、5%、10%、15%、20%，产品性能经净浆实验检测情况如图1。

图1 底水加入量对净浆流动度的影响

通过图1，可以发现底料有水的试样的净浆流动度要比底料无水的样品高，证明其前期分散能力有所增强，减水率有提高。且底料有水的情况下，固体减水剂的保坍能力也会得到增强。这是因为在反应初期，底料中有水作为溶剂的情况下，体系粘度下降，各单体间碰撞聚合概率增大，引发剂作用效果得到保证，并能减少笼蔽效应等负面情况的发生。由净浆实验结果，不难看出底料中掺入水的量不断增加，固体减水剂的分散性能及保坍性能都有显著提高，10%时就已达到较好的效果，继续增加水用量，净浆结果有所提高，但是效果已经不明显了。因此，前期底料中水的加入量选择为聚醚大单体用量的10%，在这个加入量下，即缓解了前期聚合反应粘度大的问题，而后期经聚合反应温度及熟化温度的蒸馏，水分基本都会被挥发，最终成品的固含量都在95%以上，冷却后都呈固体状。

3.2 滴加反应温度对固体减水剂的影响

反应温度的选择依据是引发剂的分解温度，本实验反应中引发剂采用偶氮二异丁腈与过氧化苯甲酰，都属于热分解引发剂。经前期预研，偶氮二异丁腈与过氧化苯甲酰的质量比为7：3 时效果最佳，实验过程中两种引发剂都维持这个比例。其分解动力学参数如表1。