聚羧酸减水剂生产中使用的危化品及防护措施

李剑梅，邓磊，艾玲，蒋禹，陈文红，罗小艳

（贵州科之杰新材料有限公司，贵州 龙里 551206）

0 引言

目前在混凝土行业中，萘系等传统高效混凝土存在很多技术性能的局限性，不能满足当前人们对混凝土的需求。由于聚羧酸系高性能减水剂有很多突出优点，其用量逐步增加，正慢慢取代萘系和脂肪族减水剂，成为用量最大的混凝土外加剂品种，其快速发展利用是混凝土质量向高性能化方向发展的必然要求[1]。近年来在聚羧酸减水剂的工业化生产实践中，也出现了一些新情况、新问题。本文简单概述了聚羧酸减水剂生产过程中用到的危化品，并给出了相应的防护措施，以供砼行借鉴。

1 聚羧酸减水剂概述

近年来，各建设工程对外加剂的需求不断增加，我国混凝土外加剂行业发展迅速，特别是聚羧酸系减水剂，由于其良好的性能在外加剂行业中格外突出，备受关注。我国的减水剂经历了从“普通减水剂”到“高效减水剂”再到“高性能减水剂”的发展[2]。当前国外对聚羧酸减水剂的使用量已经达到80% 以上。聚羧酸减水剂掺量低；减水率高，可达45%；能减少水泥的用量；能提高混凝土的工作性、耐久性和稳定性，节约投资成本。

聚羧酸减水剂根据不同的化学结构可以分为四类，有甲基丙烯酸共聚物、烯丙基醚共聚物、酰胺共聚物和聚酰胺—聚乙烯乙二醇支链两性型共聚物。第一和第二类比较常用，是混凝土外加剂行业的优先选择，第三类和第四类价格比较昂贵，不利于降低综合工程造价[3]。

2 聚羧酸减水剂合成工艺

聚羧酸减水剂的种类很多造成其合成工艺大不相同，总得来说可以分为三大类：第一类，不同类型封端聚氧乙烯醚产物与不饱和羧酸聚合产物；第二类，活性大单体甲氧基聚氧乙烯丙烯酸酯与不饱和羧酸聚合产物；第三类，醚类和酯类大单体与不饱和羧酸共聚产物[1]。概括来说可以将聚羧酸减水剂分为聚酯类和聚醚类，其中聚酯类的合成过程为酯化—聚合—中和，聚醚类合成过程为聚合—中和。聚醚类比聚酯类少了一个酯化过程，化工生产中可根据有利条件选择不同的合成工艺。

3 聚羧酸减水剂生产中使用的危化品与防护措施

在聚羧酸减水剂合成工艺中，需要使用的原材料包括引发剂、小单体、链转移剂和片碱等。其中引发剂有过硫化物和过氧化物，常用的是过氧化氢（H2O2）和过硫酸铵 [(NH4)2S2O8]，小单体常用的是丙烯酸和丙烯酸羟乙酯，链转移剂常用的是巯基乙醇和巯基乙酸。

3.1 引发剂

聚羧酸减水剂聚合反应中使用的引发剂主要有过氧化物和过硫化物，常用的是过氧化氢（H2O2）和过硫酸铵 [(NH4)2S2O8]，是强氧化剂，受热易分解。用于聚羧酸减水剂中引发烯类自由基聚合和共聚合反应。引发剂是减水剂合成中不可缺少的原材料，它的用量会影响减水剂的链长度和分子量，适宜的链长度才能让减水剂发挥最好的作用。

由于过氧化氢和过硫酸铵都具有腐蚀性，在获得优质的聚羧酸减水剂的同时，要注意生产过程的安全性。

过氧化氢是爆炸性强氧化剂，本身不燃，但能与可燃物反应放出大量热量和氧气而引起着火爆炸。在 pH值为3.5～4.5时最稳定，在碱性溶液中极易分解，在遇强光，特别是短波射线照射时也能发生分解[4]。

过硫酸铵，具有腐蚀性、刺激性，可致人体灼伤。受高热和撞击时会爆炸，与还原剂、有机物、易燃物混合可形成爆炸性混合物。过硫酸铵也可以用于制造过氧化氢，在聚羧酸减水剂生产中，以过硫酸铵或过氧化氢为引发助剂使小单体发生聚合反应。在我们实验检验、投料和储存中，要注意劳保用品的使用，戴好橡胶手套和化学安全防护眼镜，穿防腐蚀的工作服等，避免对自身造成伤害；若不慎沾到皮肤上应立即用清水冲洗[4]。

3.2 小单体

聚羧酸减水剂生产中用到的小单体种类较多，最常用的是丙烯酸和丙烯酸羟乙酯，其中丙烯酸是聚羧酸减水剂的主要原料，是聚合速度十分快的乙烯类单体，是最简单的不饱和羧酸。其作为小分子单体和大单体反应，在链转移剂的作用下，形成梳形分子结构。

丙烯酸酸性较强，有腐蚀性，化学性质活泼。其蒸气与空气形成爆炸性混合物，遇明火，高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂发生强烈反应。若遇高热，可能发生聚合反应，出现大量放热现象，引起储存容器破裂和爆炸事故[4]。

丙烯酸羟乙酯可由丙烯酸和环氧乙烷在催化剂作用下制得，其在聚羧酸减水剂中的作用与丙烯酸大致相同，但直接使用丙烯酸可以减少生产步骤，一般化工厂选用丙烯酸获得更好的效益。

它们都是有毒有腐蚀性的液体，存在活泼的化学官能团，在生产制备聚羧酸减水剂时，要做好劳保措施，具体如下：

（1）空气中浓度超标时，应佩戴防毒面具，紧急事态抢救或逃生时，佩戴自给式呼吸器。

（2）戴化学安全防护眼镜。

（3）穿防腐材料制作的工作服。

（4）戴橡皮手套。

（5）工作后，沐浴更衣，注意个人清洁卫生。

3.3 链转移剂

巯基类化合物是聚羧酸减水剂合成中常用的链转移剂。如巯基乙醇和巯基乙酸。链转移剂本身对聚羧酸减水剂合成的反应速度没有大的影响，只是控制聚合物的链长短，可以有效地增长自由基使自由基转移。一般情况下，链转移剂用量增多，聚合物的链会变短，粘度会变小[5]。

巯基乙酸和巯基乙醇都含有巯基，都是高毒类液体，有强烈刺激性气味，遇明火高热会引起爆炸，受热分解产生有毒的硫化物烟气，腐蚀性较强。其安全防护措施一定要做好，戴防毒面具、防护眼镜、耐酸碱橡胶手套。穿好防酸碱工作服等[5]。

（1）皮肤接触：脱去被污染的衣物，用大量流动清水冲洗。

（2）眼睛接触：立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟，就医。

（3）吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道畅通。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，进行人工呼吸，就医。

（4）食入：饮过量温水，催吐，就医。

（5）灭火方法：使用水、雾状水、干粉或砂土灭火，发生泄露时，撤离人员至安全区。

3.4 无机碱

聚羧酸减水及生产过程中通常要使用无机碱对反应进行中和以终止反应。最常用的无机碱为氢氧化钠。固体片状氢氧化钠俗称片碱，是羧酸工业最常用的一种碱性原材料。

片碱不会燃烧；遇水和水蒸气大量放热，形成腐蚀性溶液；与酸发生中和反应并放热；具有强腐蚀性，有强烈刺激性和腐蚀性。其产生的粉尘或烟雾刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔，皮肤和眼直接接触可引起灼伤，误服可造成消化道灼伤，粘膜糜烂，出血和休克[5]。

员工在上岗之前要做好防护措施，穿好防护服，戴好手套，护目镜或面具，工厂要提供安全沐浴和洗眼设备。如溅入眼内，应立即用清水或生理盐水冲洗15分钟，然后再加入2% 奴佛卡因，严重需送医治疗。

4 总结

聚羧酸减水剂规模不断扩大，市场不断成熟，产品不断创新。聚羧酸减水剂是混凝土外加剂行业发展的一个里程碑，其优秀的性能特征备受混凝土外加剂行业的青睐。而在聚羧酸减水剂的生产过程中不可避免地要使用到一定量的危险化学品，了解所使用的危化品的性质及相应的防范措施对于企业安全生产具有重要意义。