脂肪族减水剂磁效应初探

2010-09-28王天印

河南建材 2010年4期

王天印

洛阳黄河同力水泥有限责任公司（471000）

0 引言

为了增大减水剂的性能,通常经过复配或者化学方法改性后投入使用。而磁效应对减水剂合成及使用效果影响尚无研究。本课题的主要目的就是针对减水剂研究的这个空白区进行了较为系统地研究，这对正确使用减水剂，优化减水剂工艺，降低生产、使用成本有一定的指导意义。

1 试验

1.1 试验材料

1.1.1试验材料

水泥来自黄河水泥厂，P.O.32.5；市售减水剂；自来水。

1.1.2试验仪器

水泥净浆搅拌机（NJ-160A），截锥圆模（上口直径 36 mm，下口直径 60 mm，高度为 60 mm），玻璃板（400 mm×400 mm，厚 5 mm），电子秤，磁铁（1 200 GS，2 块）等。

1.2 试验方案

1.2.1磁效应对减水剂性能的影响

1）磁场强度为B1（约1 200 GS）的磁场对减水剂性能的影响。

取一定量减水剂，将一块磁铁置于其中（如图1a），然后每隔一小时取4.5 g减水剂,与87 g水,300 g水泥混合搅拌，测水泥净浆流动度。

图1 磁铁在减水剂中放置示意图

2）磁场强度为B2（约2 400 GS）的磁场对减水剂性能的影响。

取一定量减水剂于塑料瓶中，将2块磁铁置于其中（如图1b）,然后每隔一小时取4.5 g减水剂，与87 g水、300 g水泥混合搅拌，测水泥净浆流动度。

1.2.2磁效应残留效果

取一定量减水剂，将一块磁铁置于其旁边一段时间（该时间为1 200 GS磁场对减水剂性能的影响中水泥净浆流动度最大时磁铁放置时间），然后取出磁铁，每隔一小时取4.5 g减水剂，与87 g水、300 g水泥混合搅拌，测水泥净浆流动度。

1.2.3减水剂掺量对水泥净浆流动度的影响

取 300 g 水泥、87 g 水，分别与 4.5 g、4.8 g、5.1 g、5.7 g、6.0 g减水剂混合搅拌，测水泥净浆流动度。

1.2.4磁效应对减水剂合成的影响

1）磁效应对氨基减水剂合成的影响。

①按照设计的试验配比,称取蒸馏水加入四口烧瓶中。②启动电动搅拌器，调整适当的搅拌速度，将水温控制在适当温度。③再将一定量的对氨基苯磺酸钠、苯酚加入烧瓶，搅拌均匀后加入氢氧化钠溶液，调节pH值。④升温到指定温度，然后用恒压滴液漏斗缓慢滴加甲醛完毕并搅拌均匀。⑤恒温反应后，冷却到室温，滴加氢氧化钠溶液，调节pH，即得产品A。⑥在烧瓶两侧各放一块磁铁，重复步骤1~5，即得产品B。⑦取 300g水泥、87 g水分别与 4.5 g产品A、4.5 g产品B混合搅拌测其流动度。

2）磁效应对脂肪族减水剂合成的影响。

①打开水浴锅电源,将温度调至适当待用。②取500 mL烧杯,称取一定量甲醛,放到磁力搅拌器上搅拌备用。③称取亚硫酸氢钠,将其加入到搅拌器上的甲醛中，并计时反应30 min，称取水加到烧瓶中。④称取焦亚硫酸钠，加入到烧瓶中，装上搅拌棒。⑤称取氢氧化钠加入到烧瓶中，用剩余的水冲下烧瓶内壁上附着的氢氧化钠。⑥加入到装有甲醛和亚硫酸氢钠的烧杯中一定量的丙酮，盖上大烧杯，继续计时反应。⑦时间到后将混合溶液加入到滴加管中准备滴加，按1滴/秒的速度滴加至结束。⑧滴加完全后将水浴锅温度调至一定温度,反应后关闭水浴锅电源自然冷却至室温，关闭搅拌，装入试样壶即得产品C。⑨在烧瓶两侧各放一块磁铁，重复步骤1~5,即得产品D。⑩取300 g水泥,87 g水分别与4.5 g产品C、4.5 g产品D混合搅拌测其流动度。

2 试验结果与讨论

2.1 磁效应对减水剂性能影响

减水剂经1 200 GS磁场处理后投入使用，从0开始每隔1小时测得流动度如表1和图2所示。

表1 减水剂在B1（约1 200 GS）磁场影响下不同时间水泥净浆流动度

减水剂经2 400 GS磁场处理后投入使用,从0开始每隔1小时测得流动度如表2和图2所示。

表2 减水剂B2（约2 400 GS）磁场影响下不同时间水泥净

图2 减水剂在B1、B2磁场影响下水泥净浆流动度变化曲线

由图2可以看出磁场对减水剂有一定的改善作用,基本随时间逐渐加强，B1（约1 200 GS）磁场影响下在5小时后改善效果不再明显，B2（约2 400 GS）磁场影响下1小时后改善效果不再明显,水泥净浆流动度趋于稳定。对比两组试验，在2小时以前B2磁场比B1磁场对减水剂的影响速率更快，其流动度更大。但两组试验流动度最大值不同，试验2流动度最大值（300 mm）比试验1流动度最大值（309 mm）明显要小。磁场对大分子间及分子内弱相互作用有影响，大分子间及分子内弱相互作用是维持大分子构象的主要作用力，这些弱相互作用包括氢键作用、疏水相互作用、静电作用及范德华力等。由于磁场介质作用使减水剂分子的构象发生了变化。两组试验中，可能是通过磁效应使减水剂分子分散开来，减少了部分聚集现象，从而有更多的减水剂分子与水泥颗粒直接作用，导致流动度增大。但磁场对不同的弱相互作用不同，另外场强的大小对弱相互作用影响不同，对这些弱相互作用的影响结果也可能会加强聚合，因此，不同的磁场强度作用下的最大流动度不同。

2.2 磁效应残留效果对减水剂性能影响

表3 减水剂在残留磁效应影响下水泥净浆流动度

减水剂经1 200 GS磁场作用6小时后试验测得水泥净浆流动度为309 mm，取走磁铁，然后每隔1小时，试验测得流动度如表3和图3所示。误差太大，舍去283 mm这个数据。

图3 减水剂残留磁效应影响下水泥净浆流动度变化曲线

由图3可以看出,取走磁铁后减水剂使用效果在前1小时内下降很快，2小时后趋于平衡,其最小值比未经磁化的减水剂效果稍好。可能是由于撤去磁场后，因减水剂分子间及分子内弱相互作用，减水剂分子重新聚集在一起，影响了减水剂与水泥颗粒的直接接触量，导致流动度下降。但磁场残留效应未完全退去,故2小时后减水剂仍有一定的性能提升。

2.3 减水剂掺量对水泥净浆流动度的影响

分别测得 4.5 g、4.8 g、5.1g、5.4 g、5.7 g、6.0 g、6.3 g、6.7 g、7.0 g减水剂时水泥净浆流动度如表4和图4所示。

表4 不同减水剂掺量下的水泥净浆流动度

由图4可以看出,随减水剂掺量的增大而增大并逐渐趋于平衡。减水剂掺量的增大，增加了更多的减水剂分子与水泥颗粒的接触作用，提高了水泥浆体的分散性，流动度增大。但掺量增大到一定值，流动度的变化便不再明显。这是由于减水剂在水泥颗粒表面的吸附量逐渐趋于饱和,减水剂分子已包围了整个水泥颗粒的表面，即使再增加减水剂量，也不会有更多减水剂与水泥颗粒接触了。本试验中减水剂的最大掺量约为 6.7 g，对比减水剂经B1（约1 200 GS）磁场处理后可最大减少掺量0.3 g左右;对比减水剂经B2（约2400 GS）磁场处理后最大可减少掺量0.15 g左右。

图4 水泥净浆流动度随减水剂掺量的变化曲线

2.4 磁效应对氨基减水剂合成的影响

用产品A作减水剂测得流动度为223 mm，用产品B作减水剂测得流动度为209 mm。但将产品B静置两天后，再做流动度试验，测得流动度为282 mm。如图5所示。

本试验两组试验均在相同时间内完成，分析试验结果，磁场对合成反应的影响可能为对反应速率的影响、对反应产物品种或产量的影响。但产品B静置2天后,性能变化很大，性能还要好于产品A。可能是产物由于磁效应的作用以某种方式聚集在一起影响了其性能。残留磁效应消退后，产物分散开来，性能提升。本试验中所施加的磁场对氨基减水剂的合成有一定的促进作用。

图5 减水剂A、B、B静置2天流动度比较

2.5 磁效应对脂肪族减水剂合成的影响

图6 减水剂C、D、D静置2天流动度比较

用产品C作减水剂测得流动度为268 mm，用产品D作减水剂测得流动度为183 mm。但将产品D静置2天后，再做流动度试验，测得流动度为247 mm，如图6所示。

本试验两组试验亦均在相同时间内完成,磁场对合成反应的影响可能对反应速率的影响、对反应产物品种或产量的影响。但产品D静置两天后，性能变化很大，比产品C稍差。可能是产物由于磁效应的作用以某种方式聚集在一起影响了其性能。残留磁性消退后，产物分散开来，性能提升。本试验所施加的磁场对脂肪族减水剂的合成有一定的阻碍作用。