萘系高效減水劑的緩釋改性研究

摘要: 針對混凝土的坍落度損失問題，對萘系高效減水劑進行了改性，制備出一種具有緩釋特性的高效減水劑，并對其性能進行了實驗研究。

關(guān)鍵詞: 混凝土外加劑萘系高效減水劑坍落度損失緩釋

0 前言

目前，國內(nèi)高效減水劑的應(yīng)用越來越普遍，而最常用的品種仍然是萘系減水劑。這類減水劑具有成本低、減水率高的優(yōu)點，但是坍落度損失問題比較嚴重，直接影響到減水劑的使用效果。如何有效地控制坍落度損失，是進一步推廣應(yīng)用高效減水劑和開發(fā)混凝土新技術(shù)必須解決的一大問題。

坍落度損失的原因，首先在于水泥是一種具有水化活性的物質(zhì)，減水劑的加人有可能加速水泥的初期水化進程;其次，水泥顆粒對減水劑的強烈吸附，會使液相中減水劑的有效濃度很快降低，資電位不斷下降。在減水劑中復合緩凝組分，是目前降低坍落度損失最常用的方法。但復合緩凝組分會帶來了新的問題，就是影響混凝土早期強度的發(fā)展。一般說來，ld,3d強度均低于不摻緩凝組分的混凝土，7d以后強度才能逐漸趕上。相比之下，采用具有緩釋性能的減水劑，一次摻加，緩慢釋放，使體系中減水劑的濃度得到保持或持續(xù)的增長，也可以達到降低坍落度損失的目的，不僅工藝簡單，而且對混凝土的早期強度也不會產(chǎn)生不利影響。

萘系減水劑的主要成分是萘磺酸鹽甲醛縮合物，它是一種極性分子，其中的磺酸基是強的親水基團，這是其易溶于水且溶解速度很快的根本原因。但是親水基是減水劑的功能基團，依靠減少親水基的數(shù)量來達到降低水溶性的目的是不妥的。本文對磺酸基進行了“封鎖”處理，使其以憎水基的面目出現(xiàn)，達到了降低溶解速度的目的。

1 制備工藝及緩釋機理

1.1 主要原料及規(guī)格

(1) 工業(yè)萘:含量不低于95%，北京焦化廠產(chǎn)。

(2) 硫酸 :分析純，濃度98%，比重1.84。北京化工廠產(chǎn)。

(3) 甲醛:工業(yè)品，濃度37%，比重1.05。河北正定化肥廠產(chǎn)。

(4) 堿及其它助劑。

1.2 合成裝置及主要反應(yīng)過程

試驗室合成是一個裝有溫度計、冷凝管、攪拌器以及簡單密封裝置的1000ml四口燒瓶里進行的，加熱采用一種可以調(diào)溫并且具有恒溫功能的電熱套。經(jīng)過磺化、水解、縮合等過程，得到多核體的萘磺酸一甲醛縮合物。

磺酸是一種有機強酸，不便于運輸和存放，所以萘系減水劑都是以磺酸鹽的形式供應(yīng)的。萘系減水劑一般用燒堿進行中和，得到的是萘磺酸甲醛縮合物的鈉鹽。為了實現(xiàn)緩釋性能，試驗中引人了一種有機堿，利用胺基上氮原子具有一對孤對電子的特性，通過形成共價鍵與磺酸基結(jié)合起來:

1.3 緩釋機理

反應(yīng)的最終產(chǎn)生的分子兩端都是有機鏈，磺酸基被“封鎖”在鏈的中間，整個分子在總體上呈現(xiàn)非極性的憎水性，達到了降低水溶性的目的。從化學組成看，該產(chǎn)物是一種胺鹽，而有機酸的胺鹽一般是不溶于水的。該物加人中性水中，以白色絮狀沉淀的形式存在;往沉淀中滴入堿，沉淀就會慢慢溶解，變成棕色水溶液。這是因為有機胺鹽在中性和弱堿性環(huán)境下都是穩(wěn)定的，但在強堿性環(huán)境下就會分解，重新生成磺酸和胺:

分解以后的物質(zhì)都是溶于水的，其中磺酸陰離子是起分散作用的功能基團。所以這種物質(zhì)的溶解性取決于環(huán)境的堿度，具有“反應(yīng)性”的特征。本文以下稱此改性產(chǎn)物為Act-FDN.

2 主要性能

2.1 產(chǎn)品性狀

Act -FD N為深棕褐色液體，不溶于水，pH值7土1，密度1.05 g/c m，固含量35土1% o D TA-TG-DTG(差熱一熱重一差熱重)分析的結(jié)果表明，Act - FDN的熱穩(wěn)定性略低于普通萘系減水劑，但在300℃以下無分解。

2.2 流動性保持效果

(1) 水泥凈漿流動度的保持效果