聚苯乙烯磺酸钠的制备及在水泥混凝土中的应用

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发布时间：2021-09-27

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聚苯乙烯磺酸钠的制备及在水泥混凝土中的应用
石磊，马素花 a- ，李伟峰 a。沈晓冬 a,b
(南京工业大学 a．材料科学与工程学院；b．材料化学工程重点实验室，江苏南京 210009)
摘要：以废旧泡沫塑料(PS，发泡聚苯乙烯塑料 )为原料，经水化、磺化等工艺处理，得到了具有分散和减水功能的聚苯乙烯磺酸钠
(SPS)；研究了磺化温度、磺化剂用量、反应时间等对磺化度的影响，探讨了不同磺化工艺对水泥净浆流动度和水泥抗压强度的影响；并尝
试以 SPS作为水泥助磨剂，研究了对水泥颗粒分布及水泥物化性能的影响。研究表明：SPS作为水泥的添加剂，具有一定的助磨及缓凝作
用，同时可以提高水泥各龄期的抗压强度。SPS以废旧泡沫塑料为原料，可以有效降低成本并且保护环境，具有良好的经济效益。
关键词：聚苯乙烯磺酸钠；水泥混凝土；助磨剂；废旧泡沫塑料
中图分类号： TU528．042．2 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2012)12—0034—03
Preparation of poly and its effect on concrete property
SHILeia,M A Su-hua ，LI W ei-feng 。SHEN Xiao—dong
(a．College ofMaterial Science and Engineering；b．State Key Laboratory ofMaterials—Oriented Chemical Engineering
Nanjing University ofTechnology，Nanjing 210009，China)
Abstract： Poly sodium styrene sulfonate(SPS)was synthesized with waste polystyrene by hydration and sulfonation process．The effect of
sulfonation temperature，the am ount of sulfonating agent and reaction time was studied．The influence of sulfonation process on fluidity of cem ent
paste and cement compressive strength was also investigated．As grinding aids of cem ent，an d the fineness of cement was reduced significan tly an d
the distributions of particle size were optimized．The performance of SPS on the quality of cements was also showed．As cement adittives the SPS
had the effect of retarding and it could increase the compressive strength of different ages．Considering the raw material of SPS was scrap foam，it
not only solved the problem ofenvironment pollution，but also had great economical values．
Key w ords： sodium polystyrene sulfonate；cem ent concrete；grinding aid；scrap foam
0 引言能的影响。
聚苯乙烯泡沫塑料 (PS)又称为发泡聚苯乙烯，因其具有易
成型、价格低、使用性能佳等优点而被广泛用于新型包装材料、
建筑保湿材料、隔音绝热材料等，但使用后的聚苯乙烯泡沫塑
料 (Ps)大量被废弃，加上其难以自行降解而造成了众所周知的
“白色污染”【lJ。如何对其进行有效回收处理并利用，已成为行业
共同关注的焦点问题之一【2]。
聚苯乙烯分子中苯环具有较高活性，可通过化学改性向苯
环中引人其他官能团，如磺酸基、羧酸基、羟基等，使其转变成具
有目的功能性的高分子材料，如用作水处理助剂『3]、胶黏剂14 ，
或催化裂解制备苯乙烯单体嘲、燃料同等。水性高分子材料由于
应用性能优异，近年来在水泥混凝土行业中广泛应用。废聚苯乙
烯泡沫塑料经改性后，可制备混凝土减水剂闻和油井水泥外加
剂等。本试验利用废旧泡沫塑料，进行水性化、磺化等工艺过
程，制备具有分散和减水功能的聚苯乙烯磺酸钠 (SPS)；研究了
磺化温度、磺化剂用量、反应时间等对磺化度的影响，探讨了不
同磺化工艺对水泥净浆流动度和水泥抗压强度的影响；并尝试
以 SPS作为水泥助磨剂，研究了对水泥颗粒分布及水泥物化性
1 试验
1．1 试验原料及仪器
废弃聚苯乙烯泡沫塑料，浓硫酸(质量分数 95％)，五氧化
二磷(P20 )、环己烷、氢氧化钠均为分析纯，沪试。三乙醇胺、三
异丙醇胺(工业级，85％，取自某水泥助磨剂厂 )。水泥熟料及粉
煤灰、矿渣、石灰石、石膏均取自南京中联水泥有限公司。
HH—s2数显恒温水浴锅 (金坛市医疗设备厂 )；pH计 (上
海雷磁，pHs．3c)；JJ一1增力电动搅拌器(金坛市医疗设备厂 )；
DZF．6050真空干燥箱(上海博讯医疗设备厂 )。
1．2 聚苯乙烯磺酸钠的制备 I1(=l】
取废旧聚苯乙烯泡沫塑料(PS)颗粒，预先用 1％的 NaOH溶
液洗涤，并用蒸馏水洗涤后烘干。在带搅拌桨的三口烧瓶中加入
50 g浓硫酸 (95％)，称取适量 P：0 作为催化剂并缓慢加入烧瓶
中，40℃保温；称量 10 gPS颗粒，预先搅拌溶解于 75 g环己烷
中，随搅拌缓慢滴人烧瓶中。滴加完成后，继续搅拌反应 30rain；
然后将烧瓶保温 40℃静置 1 h。
将三口烧瓶放人冰浴中，以实现浓硫酸与环己烷／SPS的