聚羧酸減水劑生產(chǎn)工藝
         一般認(rèn)為，減水劑的發(fā)展分為三個(gè)階段：以木質(zhì)素磺酸鈣為代表的第一代普通減水劑階段；以萘系為代表的第二代高效減水劑階段；以聚羧酸系為代表的第三代高性能減水劑階段。
與傳統(tǒng)的減水劑相比，聚羧酸系高性能減水劑有很多特點(diǎn)：1.在合成工藝上，聚羧酸系高性能減水劑采用不飽和單體共聚合成而不是傳統(tǒng)減水劑使用的縮聚合成，因此該類(lèi)減水劑的合成原料非常之多，通常有聚乙二醇、（甲基）丙烯酸、烯丙醇聚氧乙烯醚等。2.在分子結(jié)構(gòu)上，聚羧酸系高性能減水劑的分子結(jié)構(gòu)是線形梳狀結(jié)構(gòu)，而不是傳統(tǒng)減水劑單一的線形結(jié)構(gòu)。該類(lèi)減水劑主鏈上聚合有多種不同的活性基團(tuán)，如羧酸基團(tuán)（—COOH）、羥基基團(tuán)（—OH）、磺酸基（—SO3Na）等，可以產(chǎn)生靜電斥力效應(yīng)；其側(cè)鏈帶有親水性的非極性活性基團(tuán)，具有較高的空間位阻效應(yīng)。由于其廣泛的原料來(lái)源，獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，故而具有前兩代減水劑不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，加上在合成過(guò)程中不使用甲醛，屬綠色環(huán)保產(chǎn)品，因此，已成為混凝土外加劑研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。
但是，也許是涉及技術(shù)秘密，目前該領(lǐng)域的研究成果報(bào)道較少，尤其是聚羧酸系高性能減水劑的合成工藝。因此，本文在此予以簡(jiǎn)介之。
二、 聚羧酸系高性能減水劑合成工藝簡(jiǎn)介。
       聚羧酸系高性能減水劑目前主要存在聚酯類(lèi)和聚醚類(lèi)兩大主流產(chǎn)品。聚酯類(lèi)：包括酯化和聚合兩個(gè)過(guò)程。聚醚類(lèi)：只有聚合一個(gè)過(guò)程。
  (一)、聚酯類(lèi)聚羧酸系高性能減水劑合成工藝。
   1、合成工藝簡(jiǎn)圖
                冷凝器           去離子水
                  ↓                ↓
  聚乙二醇               過(guò)硫酸銨   ↓
→→→→→→   酯化  →→→→→計(jì)量槽→→聚合 中和 成
 甲基丙烯酸                                        →→    →→
→→→→→→   反應(yīng) →→→→→計(jì)量槽→→反應(yīng) 反應(yīng) 品
                                    ↑                  ↑
                                    ↑                  ↑
                                 去離子水            氫氧化鈉
    2、反應(yīng)過(guò)程如下：
      （1）、酯化反應(yīng)（制備大單體）：計(jì)量聚乙二醇1200料3960kg，將其在水浴中溶化，加入反應(yīng)釜內(nèi)，同時(shí)加入甲基丙烯酸1140kg，以及小料1份（對(duì)苯二酚：5.28kg、吩噻嗪：1.06kg），升溫至90℃，加入濃硫酸69.3kg，繼續(xù)升溫至120℃，保持4.5小時(shí)，后充氮?dú)?小時(shí)，（6㎡／時(shí)，每30分鐘充1瓶，共4瓶），反應(yīng)完成，得到減水劑中間大分子單體聚乙二醇單甲基丙烯酸酯和水。（經(jīng)減壓蒸餾脫水，酸化反應(yīng)更為完全）。
      （2）、聚合反應(yīng)：采用過(guò)硫酸銨引發(fā)、水溶液聚合法。計(jì)量酯化產(chǎn)物即聚乙二醇單甲基丙烯酸酯1545kg，丙烯酸77.3kg，分子量調(diào)節(jié)劑十二烷基硫醇21.3kg，配以130 kg去離子水，泵入滴定罐A備用，是為A料。計(jì)量過(guò)硫酸銨34.5kg，配以950kg去離子水，泵入滴定罐B備用，是為B料。加去離子水1425kg入釜，升溫至85℃，同時(shí)滴定A、B料。A料3小時(shí)滴定完，B料3.5小時(shí)滴定完，保溫1.5小時(shí)。（溫度控制：90±2℃）。
      （3）、中和反應(yīng)，將反應(yīng)好的聚合物降溫至50℃以下，邊攪拌邊加入片堿100kg，調(diào)節(jié)PH值6—7，反應(yīng)完成，得到含固量為30%的聚酯類(lèi)聚羧酸系高性能減水劑成品。
   (二)、聚醚類(lèi)聚羧酸系高性能減水劑合成工藝
      （1）、合成工藝簡(jiǎn)圖：
   聚合反應(yīng) →→  中和反應(yīng)  →→ 成品
      （2）、反應(yīng)過(guò)程如下：
        ①、聚合反應(yīng)：計(jì)量維生素C：2.975kg，疏基乙酸：4.375kg，配以580kg去離子水，泵入滴定罐A備用，是為A料。計(jì)量丙烯酸175.5kg，配以44kg去離子水，泵入滴定罐B備用，是為B料。往反應(yīng)釜內(nèi)加入去離子水930kg，烯丙醇聚氧乙烯醚1800kg，由室溫升至55℃，加入雙氧水6.2kg(配114kg去離子水)，同時(shí)滴定A、B料，B料3小時(shí)滴定完，A料3.5小時(shí)滴定完，保溫1小時(shí)。（溫度控制60±2℃）。
        ②、中和反應(yīng)：將聚合物降溫至50℃以下，邊攪拌邊加入片堿67.5kg，調(diào)節(jié)PH值6—7，反應(yīng)完成。繼加去離子水1100kg，得到含固量為40%的聚醚類(lèi)聚羧酸系高性能減水劑成品。
三、 幾點(diǎn)補(bǔ)充
1、 在聚酯類(lèi)聚羧酸系高性能減水劑的合成中，減水劑中間大分子單體聚乙二醇單甲基丙烯酸酯的合成是決定減水劑性能的關(guān)鍵因素。因此，我們應(yīng)該通過(guò)對(duì)不同分子量的聚乙二醇與甲基丙烯酸在不同摩爾比，不同反應(yīng)溫度、不同阻聚劑摻量、不同催化劑摻量、不同反應(yīng)時(shí)間等試驗(yàn)條件下的研究，確定最佳的酯化工藝，達(dá)到95%以上的酯化率。
2、 通過(guò)對(duì)不同引發(fā)劑摻量、不同分子量調(diào)節(jié)劑摻量、不同反應(yīng)溫度、不同反應(yīng)時(shí)間等試驗(yàn)條件下的研究，確定最佳的聚合工藝。
3、 關(guān)于PH值控制。PH值在6—7范圍內(nèi)較好：當(dāng)PH值低于4時(shí)，聚合物渾濁，其凈漿流動(dòng)度、混凝土坍落度全無(wú)；當(dāng)PH值高于9時(shí)，其凈漿流動(dòng)度、混凝土坍落度開(kāi)始下降。
四、 結(jié)束語(yǔ)
   聚羧酸系高性能減水劑的研發(fā)，應(yīng)用是混凝土外加劑發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。由于其分子結(jié)構(gòu)可調(diào)性比較大，我們應(yīng)該通過(guò)改變分子結(jié)構(gòu)中官能團(tuán)的種類(lèi)和數(shù)量賦予其更高的性能。如低溫早期強(qiáng)度型、高坍落度保持型、抗收縮型、低粘型等等。無(wú)疑，聚羧酸系高性能減水劑將成為混凝土外加劑技術(shù)的發(fā)展方向，其市場(chǎng)亦將面臨一個(gè)極大的發(fā)展機(jī)遇。