聚羧酸鹽減水劑粉劑FOX-8HP的制備與應(yīng)用

弗克科技(蘇州)有限公司研發(fā)中心 李國云 徐展 吳文軍 傅雁

  摘  要:本文介紹了聚羧酸鹽減水劑粉劑fox-8hp的合成工藝、制粉方法和推薦應(yīng)用配方。

  關(guān)鍵詞:聚羧酸鹽減水劑;粉劑;合成;制粉;應(yīng)用

  前言

  隨著混凝土工業(yè)的迅速發(fā)展,利用混凝土外加劑來改善混凝土性能越來越得到人們的重視。聚羧酸鹽減水劑是近幾年來國內(nèi)外研究的熱點,它在混凝土中應(yīng)用具有很多獨特的優(yōu)點,比如這種減水劑能與不同的水泥有相對好的適應(yīng)性;在摻量低時能使混凝土具有好的流動性;在低水灰比時具有低粘度和相對好的坍落度保持性等[1-3].

  目前,聚羧酸鹽減水劑大部分以水劑的形式在市場上銷售,對于長距離運輸顯然不經(jīng)濟,且無法應(yīng)用于干粉砂漿如自流平砂漿、高強灌漿料、保溫砂漿、抹面砂漿、瓷磚粘結(jié)砂漿等方面。我公司為適應(yīng)市場的需求,經(jīng)過研發(fā)人員的不懈努力、成功開發(fā)出聚羧酸鹽減水劑粉劑fox-8hp,將粉劑溶于水后就能還原成水劑,且性能不受影響。

  1合成

  1.1原料

  甲氧基聚乙二醇醚(甲基)丙烯酸酯、烯丙基聚乙二醇醚、(甲基)丙烯酸、丙烯磺酸鈉、巰基乙酸、過硫酸鉀、亞硫酸鈉、氫氧化鈉

  1.2工藝

  在潔凈的反應(yīng)器中,依次投入純凈水、丙烯磺酸鈉、亞硫酸鈉,升溫到70℃,滴加甲氧基聚乙二醇醚(甲基)丙烯酸酯、烯丙基聚乙二醇醚、(甲基)丙烯酸、巰基乙酸四者的混合物,同時滴加過硫酸鉀的水溶液。滴加完后保溫反應(yīng)2小時,降溫到50℃,用50%氫氧化鈉溶液中和到ph值為9.0,即得到聚羧酸鹽減水劑水劑fox-8h(母液)。

  2制粉

  將制得的聚羧酸鹽減水劑水劑fox-8h(母液)進行氣流式噴霧干燥等特殊工序,最后經(jīng)過過篩即得到自身流動性能優(yōu)異、具有滑爽手感的聚羧酸鹽減水劑粉劑fox-8hp,且長期存放不粘結(jié)、不結(jié)塊。

  不同的噴粉工藝條件下所制備的聚羧酸鹽減水劑粉劑fox-8hp的粉劑外觀、含水率、粘壁情況都有一定差異。

  2.1母液濃度對粉劑的影響

  在進風(fēng)溫度為160℃,壓縮空氣壓力為0.6mpa的條件下進行噴粉:

母液濃度(%)
粉劑外觀
含水率(%)
粘壁情況
20
淺黃色,粉狀,有結(jié)塊
3.5
粘壁多
25
淺黃色,粉狀
2.7
粘壁少
30
淺黃色,粉狀
1.5
不粘壁
35
淺黃色,粉狀
1.6
不粘壁
40
淺黃色,粉狀
1.2
不粘壁

  從表中可知,高濃度的母液制得的粉劑的含水率低,且不粘壁,從能耗上也是高濃度有優(yōu)勢,但實際操作中母液濃度越高其粘度越大,噴粉時霧化越困難,產(chǎn)量低。綜合實際情況,母液濃度為35%時,經(jīng)濟效率都比較高。

  2.2壓力對粉劑的影響

  將母液濃度為35%的聚羧酸鹽減水劑fox-8h在進風(fēng)溫度為160℃的條件下進行噴粉:

空氣壓力(mpa)
粉劑外觀
含水率(%)
粘壁情況
0.4
黃色,粉狀,顆粒大
2.8
粘壁多
0.5
淺黃色,粉狀
2.0
粘壁少
0.6
淺黃色,粉狀
1.5
不粘壁
0.7
淺黃色,粉狀
1.2
不粘壁
0.8
乳白色,細(xì)膩粉狀
1.2
粘壁少

  從噴粉的調(diào)試生產(chǎn)中得出這樣的結(jié)論:只要有粘壁的現(xiàn)象的發(fā)生,都將嚴(yán)重影響生產(chǎn),因為清塔太費時費工。空氣壓力越高所產(chǎn)生的噪聲越大,所以空氣壓力在實際操作控制在0.6 mpa.

  2.3進風(fēng)溫度對粉劑的影響

  將母液濃度為35%,在壓縮空氣壓力為0.6mpa的條件下進行噴粉:

進風(fēng)溫度(℃)
粉劑外觀
含水率(%)
粘壁情況
140
淺黃色,粉狀,有結(jié)塊
3.0
不粘壁
150
淺黃色,粉狀
2.3
不粘壁
160
淺黃色,粉狀
1.5
不粘壁
170
淺黃色,細(xì)膩粉狀
1.3
不粘壁
180
淺黃色,細(xì)膩粉狀
1.1
粘壁少

  從實際操作中得知:進風(fēng)溫度越高,出口溫度也越高,這就造成了能源的浪費;只要能得到合格的粉劑,進風(fēng)溫度盡可能的低些,因而實際操作中選取160℃的進風(fēng)溫度。

  2.4助干劑加入量對粉劑的影響

  由于母液的粘度大,我們試想加入助干劑來降低物料的粘度輔助干燥。設(shè)計工藝條件為:在母液濃度為35%的料中加入適量的助干劑,壓縮空氣壓力為0.6mpa,進風(fēng)溫度為160℃。

助干劑加入量(%)
粉劑外觀
含水率(%)
粘壁情況
0
淺黃色,粉狀
1.5
不粘壁
1
淺黃色,粉狀
1.4
不粘壁
2
淺黃色,粉狀
1.3
不粘壁
5
淺黃色,細(xì)膩粉狀
0.8
不粘壁

  從試驗的結(jié)果來看,加入助干劑后,粉劑的含水率降低;助干劑加入量少,效果不明顯;加入量多,粉劑的成本增加不少,且助干劑不能回收,造成環(huán)境污染,因而加入助干劑無經(jīng)濟價值。

  2.5 聚羧酸鹽減水劑粉劑fox-8hp的技術(shù)指標(biāo)

檢測項目
單位
檢測標(biāo)準(zhǔn)
外觀
/
淡黃色粉末
堆密度
kg/m3
510±10
0.315mm篩篩余率
%
≤15
ph值
/
9.0±0.5(20%水溶液)
含水率
%
≤3
凈漿流動度
mm
≥240
砂漿減水率
%
≥20

  3性能對比

  3.1勻質(zhì)性能對比:(減水劑摻量折固為水泥的0.2%)

項目
fox-8h母液
fox-8hp
水泥
凈漿流動度,mm
280
285
金貓p.o 42.5
砂漿減水率,%
22.2
22.0
金貓p.o 42.5

  從數(shù)據(jù)來看,說明母液經(jīng)過噴粉后凈漿、砂漿性能未發(fā)生變化。

  3.2混凝土試驗

  水泥:金貓p.o 42.5;          砂:江西贛江中砂,細(xì)度模數(shù)2.8;

  石子:連續(xù)級配,5-31.5;      減水劑:蘇州弗克fox-8h系列。

  配合比(kg)

水泥
石子
減水劑(折固)
390
140
804
1112
0.78

  試驗結(jié)果

減水劑
名稱
初始坍落度
mm
擴展度
mm
含氣量
%
28d強度
mpa
fox-8h母液
210
500*520
3.4
52.3
fox-8hp
205
510*515
3.5
51.9

  從混凝土的試驗結(jié)果來看,說明母液經(jīng)過噴粉后應(yīng)用于混凝土其性能未發(fā)生變化。

  4. 應(yīng)用

  聚羧酸鹽減水劑粉劑fox-8hp能應(yīng)用于水泥基灌漿料、自流平砂漿、瓷磚膠粘劑、干粉類聚合物防水砂漿等領(lǐng)域。

  4.1在水泥基灌漿料中的應(yīng)用

  推薦配方:

原材料
規(guī)格或型號
質(zhì)量百分比(%)
普通硅酸鹽水泥
52.5
38
高鋁水泥
a900
7
膨脹劑
tanlon608
5~7
0.1~3mm
48
纖維素醚
lalun601
0.05~0.2
聚羧酸鹽減水劑粉劑
fox-8hp
0.3~0.5
可再分散乳膠粉
talon806
2~5
消泡劑
lalun802
0.1~0.3
早強劑
dekon602
0.05
緩凝劑
kulan601
0.1~0.6
觸變劑
lalun602
0.1~0.3

  4.2在水泥基自流平砂漿中的應(yīng)用

  推薦配方:

原材料
規(guī)格或型號
質(zhì)量百分比(%)
普通硅酸鹽水泥
52.5
28
高鋁水泥
a900
7
無水石膏
 
5
石英砂
60~140目
40
重鈣
400~600目
10.5
粉煤灰
二級
6
可再分散乳膠粉
talon806
2~5
聚羧酸鹽減水劑粉劑
fox-8hp
0.3~0.5
纖維素醚
lalun602
0.05~0.2
消泡劑
lalun802
0.1~0.3
早強劑
dekon602
0.05
緩凝劑
kulan601
0.1~0.6

  4.3在水泥基瓷磚膠粘劑中的應(yīng)用

  推薦配方:

原材料
規(guī)格或型號
質(zhì)量百分比(%)
普通硅酸鹽水泥
52.5
40
石英砂
70~140目
45
重鈣
400~600目
8
纖維素醚
lalun604
0.5~2
纖維
lalun608
0.5~2
可再分散乳膠粉
talon801
2~6
聚羧酸鹽減水劑粉劑
fox-8hp
0.1~0.5
分散劑
lalun801
0.1~0.4
觸變劑
lalun602
0.1~0.5

  4.4在干粉類聚合物防水砂漿中的應(yīng)用

  推薦配方:

原材料
規(guī)格或型號
剛性 質(zhì)量(%)
柔性 質(zhì)量(%)
普通硅酸鹽水泥
52.5
40
30
石英砂
70~200目
45
55
粉煤灰
二級
10
10
聚羧酸鹽減水劑粉劑
fox-8hp
0.3~1.0
0.3~1.0
可再分散乳膠粉
talon801
1~5
/
talon808
/
1~5
消泡劑
lalun802
0.1~0.3
0.1~0.3
觸變劑
lalun602
0.5~1.0
0.5~1.0
防水劑
lalun901
0.01~0.03
0.01~0.02
纖維素醚
lalun604
0.1~0.3
/

  5結(jié)論

  1)采用甲氧基聚乙二醇醚(甲基)丙烯酸酯、烯丙基聚乙二醇醚、(甲基)丙烯酸、丙烯磺酸鈉等單體能合成性能優(yōu)良的聚羧酸鹽減水劑水劑(母液)。

  2)35%聚羧酸鹽減水劑母液在進風(fēng)溫度為160℃,壓縮空氣壓力為0.6mpa的條件下進行噴霧干燥制得的粉劑fox-8hp的性能與母液相比未發(fā)生變化。

  3)聚羧酸鹽減水劑粉劑fox-8hp在水泥基灌漿料、自流平砂漿、瓷磚膠粘劑、干粉類聚合物防水砂漿等領(lǐng)域都可以應(yīng)用。

  參考文獻(xiàn)

  [l] 姜玉,龐浩,廖兵。聚羧酸系高效減水劑的研究和應(yīng)用[j].化工進展,2007(1):37-41.

  [2] 李國云,張?zhí)?,胡久宏,傅雁?聚羧酸鹽減水劑的合成與性能研究[j].化學(xué)工程師,2008(9):57-59.

  [3] 卞榮兵,沈健。聚羧酸混凝土高效減水劑的合成和研究現(xiàn)狀[j].精細(xì)化工,2006,(2):179-182.


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