第一百二十三章 聚羧酸系减水剂
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谢自力点了点头道：“李主任，咱们真要搞聚羧酸减水剂？虽然国外自80年代起，就开始着手研发聚羧酸系减水剂。不过，目前所知只有日本获得了成功，并且即将进入工业化生产。其他国家都只能停留在实验室里，这个难度不小啊！”
李若禹笑道：“难度的确非常大,正是因为有难度才需要我们混凝土技术研发中心嘛！没有高性能的减水剂，我们的高性能混凝土怎么研发？日本学者一开始通过所合成的反应性活性高分子作为混凝土坍落度损失控制剂，后来才真正意义上做到在分散水泥的作用机理上设计出各种最有效的分子结构，使外加剂的减水分散效果、流动性保持效果得以大大提高。1986年日本专家首先研制成功聚羧酸系减水剂，聚羧酸减水剂研究的最终目标是通过不饱和单体在引发剂作用下共聚，将带活性基团的侧链接枝到聚合物的主链上，使其同时具有高效减水、控制坍落度损失和抗收缩、不影响水泥的凝结硬化等作用。这类减水剂大体分为烯烃/顺丁烯二酸酐聚合物和丙烯酸/甲基丙烯酸脂聚合物等。”
另一名女研发员曾莉接道：“主任，您的这个决定真是太正确了。我听说聚羧酸系高性能减水剂是一种性能独特、无污染的新型高效减水剂，是配制高性能混凝土理想的外加剂。既然日本人可以研发出来，为什么我们就不能呢？我相信在主任的带领下，我们一定可以完成这个艰巨的任务。”
李若禹呵呵笑道：“对了嘛！曾莉同志说得不错，咱们为什么就要比日本人差？不，我们肯定会比日本人做得更好，日本人能够发明聚羧酸减水剂，但是我们通过努力，可以做出比日本人更好的聚羧酸减水剂来！”
李若禹知道，1995年后聚羧酸系减水剂在日本的使用量就已超过了第二代萘系减水剂，且其品种、型号及品牌名目繁多。尤其是后来大量高强度、高流动性混凝土的应用带动了聚羧酸系减水剂的技术发展和应用水平。日本生产聚羧酸系减水剂的厂家主要有花王、竹木油脂、NMB株式会社和藤泽药品等，每年利用此类减水剂生产的各类混凝土超过1000万立方米，并有逐年递增的发展趋势。与此同时，其它国家对聚羧酸系减水剂的研究与应用也逐渐加强。虽然日本是研发应用聚羧酸系减水剂最早也是最为成功的国家，但北美和欧洲也十分重视对聚羧酸系减水剂的研究。而且聚羧酸系减水剂的研究也从第一代甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物，到第二代丙烯基醚共聚物，又发展到第三代酰胺/酰亚胺型，甚至到来后又开始研发第四代聚酰胺－聚乙烯乙二醇支链的新型高效减水剂。
在李若禹的前世，国内最早研制应用聚羧酸系高性能减水剂的就是沪海市建筑科学研究院，其聚羧酸系减水剂成功地应用于沪海磁悬浮列车轨道梁工程、东海大桥和杭州湾大桥等工程。
后来国内对聚羧酸系减水剂的研究开始重视，这方面的研究单位也多了起来。华清大学土木工程系2000年起就开始进行聚羧酸系高性能减水剂合成方法的系列试验研究；其他如华南理工大学、华东理工大学、共济大学、复明大学、中国建筑材料科学研究院等单位也相继开展了聚羧酸系高性能减水剂结构、机理、制备、性能评价与应用的探索研究，取得一定成绩。特别是后来中国发明了常温合成聚羧酸减水剂的方法，把聚羧酸的工业化生产和普及又大大向前推进了一步。
谢自力道：“可是，我们该如何开展研发工作呢？现在只有日本人才有这个技术，我们又不可能从日本获得这方面的技术资料。完全靠自己摸索的话，又不知道从哪里开始！”
李若禹笑道：“这方面你们不用担心！减水剂是通过表面活性作用、络合作用、静电排斥力和立体排斥力等来阻碍或破坏水泥颗粒的絮凝结构。高性能减水剂的理想结构应该是高分子的聚合物，线性、多支链、疏水基团和亲水基团相间，疏水基链轻且短，亲水基链重且长。在水泥浆体中犹如梳子，疏水基牢牢地钉在水泥颗粒表面，封闭包裹住水泥粒子，而亲水基团伸向水溶液，既有产生静电排斥力的基团，又有产生立体排斥力的基团。用丙烯酸聚乙二醇单酯、马来酸酐、丙烯基磺酸钠3种单体共聚合成聚羧酸盐减水剂。这三种单体都可以用目前能够买到的化学产品在试验室里进行合成。”
谢自力激动地道：“啊，主任你怎么不早就，害得我担心好久！你快说说该怎么合成吧！我们好马上展开试验研究，争取早日把咱们的聚羧酸外加剂也给研发出来。”
李若禹笑道：“大家不要急！下来我会发一套技术资料给大家，这样大家就知道应该怎么做了。在这之前，我简单说一说吧。丙烯酸聚乙二醇单酯的制备方法很简单，就是在三口瓶中加入一定量的聚乙二醇、十二烷基苯磺酸、对苯二酚。110~120℃时开始加入丙烯酸，滴加完毕后，于120℃恒温2．5h。将反应液减压蒸出副产物水，在此温度下反应2h，脱出水分的速度明显减慢；130℃恒温，至真空反应得出水的量与理论值接近时为反应终点；在真空条件下降温至40℃以下，出料得成品。第二步，在三口瓶中加人一定量的蒸馏水、无水亚硫酸钠，加热搅拌使其溶解，在45℃时开始加人氯丙烯，滴加完毕后，升温至47℃反应3h；将反应物减压，在40℃时蒸干，然后加入无水乙醇洗涤，趁热抽滤；将滤液减压，在40℃时蒸至近干，倒出置于烧杯中结晶。第三步就是马来酸酐—PA—SAS共聚物的合成，在三口瓶中加入蒸馏水、马来酸酐，加热搅拌使其溶解，当温度达到60℃时开始加人PA和SAS溶液，同时加人过硫酸盐。滴加完后升温至85℃反应3～5h，出料即为我们需要的聚羧酸减水剂。当然，要得到性能优良的聚羧酸减水剂，还需要对试验中各种材料的用量和试验温度进行对比研究才能得出。”
聚羧酸合成这么简单？所有人都有些傻眼了！
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谢自力点了点头道：“李主任，咱们真要搞聚羧酸减水剂？虽然国外自80年代起，就开始着手研发聚羧酸系减水剂。不过，目前所知只有日本获得了成功，并且即将进入工业化生产。其他国家都只能停留在实验室里，这个难度不小啊！”
李若禹笑道：“难度的确非常大,正是因为有难度才需要我们混凝土技术研发中心嘛！没有高性能的减水剂，我们的高性能混凝土怎么研发？日本学者一开始通过所合成的反应性活性高分子作为混凝土坍落度损失控制剂，后来才真正意义上做到在分散水泥的作用机理上设计出各种最有效的分子结构，使外加剂的减水分散效果、流动性保持效果得以大大提高。1986年日本专家首先研制成功聚羧酸系减水剂，聚羧酸减水剂研究的最终目标是通过不饱和单体在引发剂作用下共聚，将带活性基团的侧链接枝到聚合物的主链上，使其同时具有高效减水、控制坍落度损失和抗收缩、不影响水泥的凝结硬化等作用。这类减水剂大体分为烯烃/顺丁烯二酸酐聚合物和丙烯酸/甲基丙烯酸脂聚合物等。”
另一名女研发员曾莉接道：“主任，您的这个决定真是太正确了。我听说聚羧酸系高性能减水剂是一种性能独特、无污染的新型高效减水剂，是配制高性能混凝土理想的外加剂。既然日本人可以研发出来，为什么我们就不能呢？我相信在主任的带领下，我们一定可以完成这个艰巨的任务。”
李若禹呵呵笑道：“对了嘛！曾莉同志说得不错，咱们为什么就要比日本人差？不，我们肯定会比日本人做得更好，日本人能够发明聚羧酸减水剂，但是我们通过努力，可以做出比日本人更好的聚羧酸减水剂来！”
李若禹知道，1995年后聚羧酸系减水剂在日本的使用量就已超过了第二代萘系减水剂，且其品种、型号及品牌名目繁多。尤其是后来大量高强度、高流动性混凝土的应用带动了聚羧酸系减水剂的技术发展和应用水平。日本生产聚羧酸系减水剂的厂家主要有花王、竹木油脂、NMB株式会社和藤泽药品等，每年利用此类减水剂生产的各类混凝土超过1000万立方米，并有逐年递增的发展趋势。与此同时，其它国家对聚羧酸系减水剂的研究与应用也逐渐加强。虽然日本是研发应用聚羧酸系减水剂最早也是最为成功的国家，但北美和欧洲也十分重视对聚羧酸系减水剂的研究。而且聚羧酸系减水剂的研究也从第一代甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物，到第二代丙烯基醚共聚物，又发展到第三代酰胺/酰亚胺型，甚至到来后又开始研发第四代聚酰胺－聚乙烯乙二醇支链的新型高效减水剂。
在李若禹的前世，国内最早研制应用聚羧酸系高性能减水剂的就是沪海市建筑科学研究院，其聚羧酸系减水剂成功地应用于沪海磁悬浮列车轨道梁工程、东海大桥和杭州湾大桥等工程。
后来国内对聚羧酸系减水剂的研究开始重视，这方面的研究单位也多了起来。华清大学土木工程系2000年起就开始进行聚羧酸系高性能减水剂合成方法的系列试验研究；其他如华南理工大学、华东理工大学、共济大学、复明大学、中国建筑材料科学研究院等单位也相继开展了聚羧酸系高性能减水剂结构、机理、制备、性能评价与应用的探索研究，取得一定成绩。特别是后来中国发明了常温合成聚羧酸减水剂的方法，把聚羧酸的工业化生产和普及又大大向前推进了一步。
谢自力道：“可是，我们该如何开展研发工作呢？现在只有日本人才有这个技术，我们又不可能从日本获得这方面的技术资料。完全靠自己摸索的话，又不知道从哪里开始！”
李若禹笑道：“这方面你们不用担心！减水剂是通过表面活性作用、络合作用、静电排斥力和立体排斥力等来阻碍或破坏水泥颗粒的絮凝结构。高性能减水剂的理想结构应该是高分子的聚合物，线性、多支链、疏水基团和亲水基团相间，疏水基链轻且短，亲水基链重且长。在水泥浆体中犹如梳子，疏水基牢牢地钉在水泥颗粒表面，封闭包裹住水泥粒子，而亲水基团伸向水溶液，既有产生静电排斥力的基团，又有产生立体排斥力的基团。用丙烯酸聚乙二醇单酯、马来酸酐、丙烯基磺酸钠3种单体共聚合成聚羧酸盐减水剂。这三种单体都可以用目前能够买到的化学产品在试验室里进行合成。”
谢自力激动地道：“啊，主任你怎么不早就，害得我担心好久！你快说说该怎么合成吧！我们好马上展开试验研究，争取早日把咱们的聚羧酸外加剂也给研发出来。”
李若禹笑道：“大家不要急！下来我会发一套技术资料给大家，这样大家就知道应该怎么做了。在这之前，我简单说一说吧。丙烯酸聚乙二醇单酯的制备方法很简单，就是在三口瓶中加入一定量的聚乙二醇、十二烷基苯磺酸、对苯二酚。110~120℃时开始加入丙烯酸，滴加完毕后，于120℃恒温2．5h。将反应液减压蒸出副产物水，在此温度下反应2h，脱出水分的速度明显减慢；130℃恒温，至真空反应得出水的量与理论值接近时为反应终点；在真空条件下降温至40℃以下，出料得成品。第二步，在三口瓶中加人一定量的蒸馏水、无水亚硫酸钠，加热搅拌使其溶解，在45℃时开始加人氯丙烯，滴加完毕后，升温至47℃反应3h；将反应物减压，在40℃时蒸干，然后加入无水乙醇洗涤，趁热抽滤；将滤液减压，在40℃时蒸至近干，倒出置于烧杯中结晶。第三步就是马来酸酐—PA—SAS共聚物的合成，在三口瓶中加入蒸馏水、马来酸酐，加热搅拌使其溶解，当温度达到60℃时开始加人PA和SAS溶液，同时加人过硫酸盐。滴加完后升温至85℃反应3～5h，出料即为我们需要的聚羧酸减水剂。当然，要得到性能优良的聚羧酸减水剂，还需要对试验中各种材料的用量和试验温度进行对比研究才能得出。”
聚羧酸合成这么简单？所有人都有些傻眼了！