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广东时时彩官方网站:聚羧酸減水劑粉體的吸濕性試驗研究

來源: 广东时时彩开奖的结果  日期:2018-09-14 15:43:16  屬于:行業動態
文章摘要:
前 言

广东时时彩开奖的结果 www.tjkhiy.com.cn 2007 年 7 月,商務部、建設部聯合發布了全國 127 個城市分 3 批強制實行砂漿禁止現場攪拌的通知,這對推廣干混砂漿起到了積極的作用。作為干混砂漿的重要添加劑,目前聚羧酸減水劑粉體廣泛應用于灌漿料、壓漿劑、自流平砂漿、CA 砂漿、防水砂漿及外墻外保溫等特種砂漿,起到節約水泥,提高砂漿的流動性及流動保持性,改善砂漿施工性能,提高硬化砂漿抗壓、抗折強度,提高硬化砂漿耐久性能并延長使用壽命的作用。

聚羧酸減水劑粉體常見生產工藝是噴霧干燥。首先按需求在聚羧酸減水劑母液中加入各種適量的功能助劑(如消泡劑、引氣劑、保水劑等),并將料液黏度用水調節至適合的范圍;然后用螺桿泵將料液輸送到干燥塔的霧化器內,霧化后的液滴經熱空氣干燥成粉體;再用旋風分離器實現氣、粉分離。

聚羧酸減水劑是一種水溶性高分子,該產品的不同分子結構決定了聚羧酸減水劑粉體不同的吸濕特性,暴露在潮濕空氣中的減水劑粉體容易發生不同程度的吸濕現象,以至于使粉體的流動性下降、結塊,甚至液化等,這不僅給減水劑粉體的生產和包裝環節帶來了挑戰,而且吸濕后結塊的聚羧酸減水劑粉體給干混砂漿的生產混合過程也帶來不利的影響。因此,研究聚羧酸減水劑粉體吸濕性的影響因素有重要的意義。

不同廠家的聚羧酸減水劑母液分子結構、工藝設備、無機隔離劑種類及用量等的差異,使得粉體的吸濕性不盡相同。為了探討吸濕性的影響因素,本文首先合成了具有不同側鏈長度的聚羧酸減水劑母液,然后進行干燥,從聚羧酸減水劑側鏈分子質量、霧化方式及隔離劑種類等 3 個方面對聚羧酸減水劑粉體的吸濕性進行了比較研究。

一、實驗
1.主要原材料

甲基丙烯酸(MAA)、甲氧基聚乙二醇醚甲基丙烯酸單酯(MPEGMA1000、2000、5000):工業級,市售;巰基丙酸:工業級,過硫酸銨:工業級,氫氧化鈉:工業級;消泡劑:Tego  314  XP;白炭黑;高嶺土:XYG-60,去離子水:自制;氯化鈉:分析純。

2.主要儀器設備

分析天平FA2104N,量程 210 g,d=0.1 mg;1351 干燥器:300 mm,離心噴霧干燥塔,蒸發量 5 kg/h;示差掃描量熱儀器,Diamond  DSC。

3.減水劑母液的合成

在裝有溫度計、調速攪拌器、回流冷凝管及滴加裝置的四口燒瓶中,加入配方量的去離子水,水浴加熱至 80~83 ℃,然后攪拌并按配方量滴加單體混合溶液(由甲基丙烯酸、甲氧基聚乙二醇醚甲基丙烯酸單酯、巰基丙酸、去離子水組成的水溶液),在(180±10)min 內滴完,同時滴加引發劑過硫酸銨水溶液,在(210±10)min 內滴完。引發劑液滴完后保溫 1 h,然后降溫至 50 ℃以下,用 30%氫氧化鈉溶液調節 pH 值至 7,即得固含量為 40%的聚羧酸減水劑母液。合成母液的單體種類、比例及聚合物的分子質量 MW 見表 1。

合成聚羧酸減水劑母液的單體種類及比例
4.噴霧干燥

首先在聚羧酸減水劑母液中加入消泡劑攪拌均勻,并將料液黏度用自來水調節到適合的范圍;然后用螺桿泵將料液輸送到 5 kg/h 蒸發量的干燥塔的霧化器內,同時在進風管道處均勻加入高嶺土??刂埔歡ǖ慕縹露燃俺齜縹露?,霧化后的液滴經熱空氣干燥成聚羧酸減水劑粉體;然后用旋風分離器實現氣、粉分離,經冷卻、過篩、包裝得到流動性良好的聚羧酸減水劑粉體。粉體的灰分控制在 9%~11%,水分控制在 2%~3%。

噴霧干燥條件
5.聚羧酸減水劑粉體吸濕率測試方法

聚羧酸減水劑粉體吸濕率的測試方法為:秤取 3 g 粉體, 均勻地平鋪在同一規格的表面皿內,將樣品放置在底部盛有氯化鈉過飽和溶液的玻璃干燥器內,25 ℃恒溫放置若干時間,稱取不同放置時間的粉體的質量,計算粉體的吸濕率。氯化鈉飽和溶液在 25 ℃時的相對濕度 RH 為 75%。

二、結果與討論
1.不同側鏈分子質量對減水劑粉體吸濕性的影響(見圖 1)
側鏈聚乙二醇分子質量與粉體吸濕率關系
圖 1 側鏈聚乙二醇分子質量與粉體吸濕率的關系

從圖 1 可以看出,在 25 ℃,RH=75%的環境中,4 個粉體樣品的飽和吸濕率大小依次為 SD-1#>SD-2#>SD-3#>SD-4#;并且可以清楚地看出,在前20h時間段內,粉體吸收水蒸氣的速度最快,到 80 h 時基本達到吸附平衡。結合表 1 可以看出,母液的平均分子質量在 28 000~30 000,這 4 種聚合物的分子質量基本一致,但是它們側鏈上的聚乙二醇分子質量有明顯的不同,隨著聚合物側鏈上的聚乙二醇分子質量增大,粉體的吸濕率也逐漸降低,其中 SD-1#、SD-2#、SD-3# 的吸濕性變化非常明顯,而側鏈分子質量達到一定程度時,吸濕性差別不大,例如粉體 SD-3#、SD-4#。這個測試結果和嚴瑞瑄[4]的研究基本一致:較低分子質量的聚乙二醇具有從大氣中吸收并保水的能力,平均相對分子質量為 950~1050 的聚乙二醇,它的吸濕率為 35%(甘油為 100%);平均相對分子質量為 1300~1600 的聚乙二醇,它的吸濕性是 30%;平均相對分子質量為1900~2200 的聚乙二醇,它的吸濕性低;他指出聚乙二醇的分子質量越大,相對吸濕性越小。這是因為分子質量增大,減少了末端羥基對整體性質的影響。

2.粒徑對粉體吸濕性的影響(見圖 2)

SD-2# 和 SD-6# 粉體是用同一種母液(2#)經過不同的霧化方式得到的樣品,其中壓力噴霧干燥得到的SD-6# 粉體的粒徑是離心噴霧干燥得到的SD-2# 粉體粒徑的 2.58 倍。粒徑大的粉體比表面積小,吸附面積也小。從圖2可以看出,SD-6#粉體的吸濕率較小


粉體粒徑與吸濕率的關系
 
圖 2 粉體粒徑與吸濕率的關系
3.隔離劑對粉體吸濕性的影響

由于聚羧酸減水劑的分子質量較小,軟化點一般在 35~ 65 ℃,在噴霧干燥過程中,烘干后的粉體在干燥塔內由于高溫而熔融,容易發生黏壁或顆粒間的黏連。為了保證正常生產和產品的質量經常在噴霧干燥過程中添加隔離劑。 常用隔離劑為高嶺土、白炭黑等,它們吸附在聚羧酸減水劑粉體表面,防止粉體相互黏連。SD-5# 樣品中不僅僅有高嶺土,而且混合了 10%的白炭黑,該白炭黑 R106 疏水型氣相二氧化硅,粒徑非常細小,比表面積非常大,能覆蓋更多的聚羧酸減水劑粉體面積。不同隔離劑對粉體吸濕性的影響見圖 3。


不同隔離劑與粉體吸濕性的關系
圖 3 不同隔離劑與粉體吸濕性的關系

由圖 3 可知,SD-5# 樣品中納米級的疏水氣相二氧化硅包覆在聚羧酸減水劑粉體表面,有效地隔離了外界水氣進入顆粒內部,降低了吸濕率。

三、結論
1.減水劑側鏈上聚乙二醇的長度(分子質量)是影響粉體吸濕性的重要因素;選用高分子質量的 MPEGMA 有助于提高聚羧酸減水劑粉體的抗吸濕性。
2.通過改變霧化方式得到的不同粒徑的粉體,試驗表明采用壓力霧化方式得到的粉體粒徑較大,該粉體的抗吸濕性優于離心霧化得到的粒徑較小的聚羧酸減水劑粉體。
3.在噴霧干燥過程中常添加隔離劑來防止熔融的聚羧酸減水劑粉體在干燥塔內粘連或黏壁,在試驗中發現,摻加部分疏水型氣相白炭黑作為隔離劑,不僅能防止聚羧酸減水劑粉體間的黏連,并且能顯著改進粉體的抗吸濕性。

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