TWI667262B - 常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑及其製備方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑，其包括：至少一大單體，其中該大單體的重量百分比為30~50%；至少一單體，其中該單體的重量百分比為2~5%；至少一緩釋單體，其中該緩釋單體的重量百分比為1~3%；至少一引發劑，其中該引發劑的重量百分比為0.2~0.8%；至少一鏈轉移劑，其中該鏈轉移劑的重量百分比為0.5~1.5%；至少一還原劑，其中該還原劑的重量百分比為0.1~0.5%；至少一催化劑，其中該催化劑的重量百分比為0.01~0.1%；至少一中和劑，其中該中和劑的重量百分比為0.2~1.5%；以及至少一溶液，其中該溶液選自由自來水及去離子水所組成的群組，其重量百分比為45~55%。

Description

常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑及其製備方法

本發明涉及一種常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑及其製備方法，特別是一種有關醚類聚羧酸系的強塑劑及其製備的方法。

近年來，隨著建築技術的突飛猛進以及營建材料的精進，各國不斷的將其建築技術推向最高峰，摩天大樓的興建成為國家發展的重要指標。大樓的興建講究時間、經濟與效率，混凝土的品質也深深影響到日後的維護與修繕。配製混凝土時，適當的添加合適的強塑劑，可得具有良好工作性與耐久性的高性能混凝土(High Performance Concrete，簡稱HPC)，混凝土也會因添加不同性質的強塑劑，而有不同的工作特性，合適的添加不僅能大幅增加工程施作的效率及品質，亦能達到經濟效益，突顯強塑劑研究開發的重要性。

高性能混凝土中添加強塑劑之目的，乃是藉由其帶有同性電荷的特性，使水泥顆粒表面互相排斥、分散，進而達到工作度的增加，一般常見的強塑劑種類大致可分為改良磺化木質素(MLS)、磺化萘甲醛聚合物(SNF)、磺化三聚氰胺甲醛聚合物(SMF)及羧酸高分子聚合物(PCA)，傳統的強塑劑如改良磺化木質素、磺化萘甲醛聚合物、磺化三聚氰胺甲醛聚合物， 其安定性、分散性及其他工程性質較為不良，此外，這些原料對環境的不友善和冗長複雜的合成程序也是主要問題。

目前市售強塑劑價格較昂貴，製程上較多使用高溫合成，不僅高度耗用能源，也易造成環境與設備的負擔，且原液大多為國外進口，再由國內稀釋、調配後販售，其成分配方也因保密之原因而無法得知，藉此更無法熟知強塑劑之特性。成本方面容易受國外原物料價格上漲及運輸費用波動，成本因此而提高，也無法確保運送期間強塑劑原液的品質穩定性。

有鑒於此，便有需要提供一種常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑及其製備方法，藉以解決上述問題。

本發明的一目的在於提供一種常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑，其包括：至少一大單體，其中該大單體的重量百分比為30~50%；至少一單體，其中該單體的重量百分比為2~5%；至少一緩釋單體，其中該緩釋單體的重量百分比為1~3%；至少一引發劑，其中該引發劑的重量百分比為0.2~0.8%；至少一鏈轉移劑，其中該鏈轉移劑的重量百分比為0.5~1.5%；至少一還原劑，其中該還原劑的重量百分比為0.1~0.5%；至少一催化劑，其中該催化劑的重量百分比為0.01~0.1%；至少一中和劑，其中該中和劑的重量百分比為0.2~1.5%；以及至少一溶液，其中該溶液選自由自來水及去離子水所組成的群組，其重量百分比為45~55%。

本發明的另一目的在於提供一種常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑的製備方法，其包含以下步驟：步驟一：底液的配製，將重量百分 比30~50%的大單體投入反應釜中，並加入一混合溶液以成為一底液，接著以30~35℃攪拌至完全溶解，其中該混合溶液為重量百分比0.4~0.8%的單體、重量百分比0.01~0.05%的引發劑及重量百分比15~25%的溶液所組合而成的；步驟二：待該底液溶解後，投入重量百分比0.2~0.6%的引發劑以成為一中間產物a，並攪拌均勻；步驟三：攪拌均勻後，以滴加的方式，同時滴加事先配製好的一A料與一B料於該中間產物a以成為另一中間產物b，其中該A料為重量百分比2~4%的單體、重量百分比1~3%的緩釋單體與重量百分比5~15%的溶液所組合而成的，而該B料為重量百分比0.1~0.5%的還原劑、重量百分比0.5~1.5%的鏈轉移劑、重量百分比0.01~0.1%的催化劑與重量百分比15~20%的溶液所組合而成的；步驟四：待A料與B料滴加完後，將該中間產物b靜置反應1.5小時；步驟五：反應完成後，再以重量百分比0.2~1.5%的中和劑對步驟四的該中間產物b進行中和至pH值為6，即得一高保塑羧酸型強塑劑。

與現有的技術相比，本發明的有益效果主要體現在於：1.以常溫合成強塑劑取代一般高溫合成；2.含有本發明常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑的水泥漿體在不同環境溫度下皆具有良好的工作性；3.對於不同廠牌的水泥，本發明的添加能提供良好的相容性；4.具有優於市售強塑劑的流動擴散度、流度保持及低流度損失率等特性。

S100A~S100C‧‧‧步驟

S200‧‧‧步驟

S300A~S300C‧‧‧步驟

S400A~S400B‧‧‧步驟

S500‧‧‧步驟

圖1為本發明常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑的製備方法流程圖；圖2為不同大單體對水泥淨漿流度趨勢圖； 圖3-1為合成反應溫度對水泥淨漿流度趨勢圖；圖3-2為不同反應溫度之平均流度趨勢圖；圖4為各強塑劑IR分析比較；圖5-1為環境溫度23℃對強塑劑性能影響趨勢圖；圖5-2為環境溫度27℃對強塑劑性能影響趨勢圖；圖5-3為環境溫度32℃對強塑劑性能影響趨勢圖；圖5-4為H32各環境溫度下流度趨勢圖；圖5-5為T32各環境溫度下流度趨勢圖；圖5-6為T+H(2：1)各環境溫度下流度趨勢圖；圖5-7為SM-01各環境溫度下流度趨勢圖；圖6-1為H32對各廠牌水泥流度影響趨勢圖；圖6-2為T32對各廠牌水泥流度影響趨勢圖；圖6-3為T+H(2：1)對各廠牌水泥流度影響趨勢圖；圖6-4為SM-01對各廠牌水泥流度影響趨勢圖；圖6-5為A水泥在不同強塑劑添加下之流度值；圖6-6為B水泥在不同強塑劑添加下之流度值；以及圖6-7為C水泥在不同強塑劑添加下之流度值。

本發明提供的一種常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑，其特徵在於：必須含有：至少一大單體、至少一單體、至少一緩釋單體、至少一引發劑、至少一鏈轉移劑、至少一還原劑、至少一催化劑、至少一中和劑，以及至少一溶液。以下進一步針對本發明的特徵說明。

大單體

本發明常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑中所使用的大單體為不飽和聚氧乙烯醚，其為分子量2400的甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)以及異戊烯基聚氧乙烯醚(TPEG)。

進一步地，所述的大單體占本發明常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑總體重量百分比30~50%之間，更進一步的為35~48%之間。

單體

合成聚羧酸強塑劑有很多可以選擇的共聚單體，不同的共聚單體所合成出的強塑劑，分別具有不同結構特性。但不同共聚單體所對應的合成反應方式和原料配比也會不同，目前合成聚羧酸系強塑劑所選擇的單體主要分為下列四種：1.不飽和羧酸單體；2.帶側鏈之不飽和羧酸酯或醚；3.含不同官能基的不飽和雙鍵衍生物；4.含有可聚合雙鍵的酰胺

本發明常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑中所使用的單體為不飽和羧酸單體，包含有：丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸及衣康酸，其中優先選用丙烯酸。

進一步地，所述的單體占本發明常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑總體重量百分比2~5%之間，更進一步的為2.5~4.5%之間。

緩釋單體

本發明所述的緩釋單體可選自由丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙 酯及丙烯酸羥丁酯所組成之群組，其中優先選用丙烯酸羥丙酯，其為透明狀液體。

進一步地，所述的緩釋單體占本發明常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑總體重量百分比1~3%之間，更進一步的為1.5~2.5%之間。

引發劑

本發明提供的常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑，屬於聚羧酸強塑劑，於聚羧酸強塑劑合成體系中，通常選用水溶性較好的無基過氧化物作為引發劑，如過硫酸鉀、過硫酸銨等，進一步地，也可選用雙氧水。

引發劑的選用：

1.根據聚合操作方式和反應溫度條件，選擇適合分解速度的引發劑。2.引發劑的分解速度隨溫度的不同而變化，需根據反應溫度選擇合適的引發劑。3.根據分解速度常數選擇引發劑，4.根據分解活化能(Ed)選擇引發劑，5.根據引發劑的半衰期選擇引發劑。

進一步地，本發明使用的引發劑，優先選用過硫酸銨，引發劑需適量添加，一般引發劑的添加量為總體重量百分比的0.2~0.8%，更進一步的為0.3~0.6%。

鏈轉移劑

本發明所述的鏈轉移劑可選自由硫代乙醇酸及甲基丙烯磺酸鈉所組成之群組，其中較佳選用為硫代乙醇酸，其外觀呈白色結晶狀粉末。

進一步地，所述的鏈轉移劑占本發明常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑總體重量百分比0.5~1.5%之間，更進一步的為0.8~1.2%之間。

還原劑

還原劑主要藉由與氧化劑之間的電子移轉引發聚合反應，自由基聚合可採用氧化-還原體系進行反應。

本發明所述的還原劑可選自由硫代、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉及抗壞血酸(ascorbic acid)，例如：Vitamin C所組成之群組，其中較佳選用為抗壞血酸(ascorbic acid)。

進一步地，所述的還原劑占本發明常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑總體重量百分比0.1~0.5%之間，更進一步的為0.1~0.3%之間。

催化劑

本發明所述的催化劑可選自由三氟乙酸、氯化鋅及氯化鐵所組成之群組，其中優先選用氯化鋅。

進一步地，所述的催化劑占本發明常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑總體重量百分比0.01~0.1%之間，更進一步的為0.05~0.1%之間。

中和劑

本發明所述的中和劑可選自由氫氧化鈉及氫氧化鉀所組成之群組，其中優先選用氫氧化鈉。

中和試劑主要是調節強塑劑之酸鹼值，一般常見中和劑包含有：氨水、乙醇胺、二乙烯四胺，其氨水、乙醇胺、二乙烯四胺為弱鹼性，用這些物質中和後的聚合物具有良好的初始流動度，但坍流度保持性不好，故大多還是以氫氧化鈉作為強塑劑的中和劑。

進一步地，所述的中和劑優先選用95%氫氧化鈉，更進一步可先調配至成32%的氫氧化鈉溶液以進行pH值的中和，其中該氫氧化鈉占 本發明常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑總體重量百分比0.2~1.5%之間，更進一步的為0.5~1.2%之間。

溶液

本發明所述的溶液可選自由自來水及去離子水所組成的群組，其中優先選用，且所述的溶液占本發明常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑總體重量百分比45~55%之間，更進一步為48~55%之間。

此外，本發明也進一步提供一種常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑的製備方法，詳細說明如下：有關聚羧酸強塑劑的合成過程中，可按照不同的加料方式分為：一次投料法、滴加法以及引發劑分批加入法；本發明是使用滴加法進行合成。

請參閱圖1，圖1為本發明常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑的製備方法流程圖，步驟一(S100)：底液的配製，首先將重量百分比30~50%的大單體TPEG(=2400)或HPEG(=2400)投入反應釜中(S100A)，其中反應釜為型號DF-101S水浴磁力攪拌恆溫水槽(附溫度計)及恆壓滴液漏斗所組成，所述的水浴磁力攪拌恆溫水槽可恆定控溫，同時具有加熱、攪拌之功能；接著加入由重量百分比0.4~0.8%的單體、重量百分比0.01~0.05%的引發劑和重量百分比15~25%的溶液所組成的混合溶液(S100B)以成為底液，並以水浴升溫至反應溫度(30℃~35℃)，攪拌至底料完全溶解(S100C)；步驟二(S200)：待底液溶解後，將重量百分比0.2~0.6%的引發劑投入攪拌以成為一中間產物a，並攪拌均勻；步驟三(S300)：攪拌均勻後，分別將裝置於恆壓低液漏斗中的A料、B料，同時進行滴加(S300C)於該中間產物a以成為另一 中間產物b，其中該A料是由重量百分比2~4%的單體+重量百分比1~3%的緩釋單體+重量百分比5~15%的溶液所組成的溶液(S300A)，而該B料是由重量百分比0.1~0.5%的還原劑+重量百分比0.5~1.5%的鏈轉移劑+重量百分比0.01~0.1%的催化劑+重量百分比15~20%的溶液所組合之溶液(S300B)；步驟四(S400)：A料於3小時滴加完畢，而B料持續滴加3.5小時(S400A)；於A、B料滴加完畢後，停止攪拌，並將該中間產物b置於反應釜中繼續恆溫反應1.5小時(S400B)；步驟五(S500)：反應完成之後，再用重量百分比0.2~1.5%的NaOH對步驟四的該中間產物b進行中和，中和至pH=6.0，即得本發明高保塑聚羧酸型強塑劑。

實施例

以下為本發明實施例中使用的試驗變數說明：本發明的試驗變數分為合成因子以及物理環境因子，合成因子包括反應合成之大單體(HPEG、TPEG、T+P)、合成反應溫度對水泥淨漿流動擴散性以及流度保持性之影響；物理環境影響因子包含試驗時的溫度、濕度(如表1所示)。

1.合成因子

大單體

大單體為強塑劑之主要結構，反應大單體的質量會直接影響強塑劑的性能，有關聚羧酸強塑劑大單體主要分為兩大類；酯類與醚類，其酯類大單體需先酯化後再進行合成反應，合成較為繁瑣，故本發明選用醚類大單體(TPEG、HPEG、T+H=2：1)，以通過添加合適的小分子酯類單體進行優化，使聚羧酸強塑劑的合成更簡單。

合成反應溫度

合成反應之溫度也是強塑劑合成的主要變因，探討不同合成反應溫度下，原料的聚合程度對強塑劑性能之影響。由於本發明為常溫合成，而一般常溫使用的氣候溫度為20~40℃，因此茲以30℃、32℃、35℃作為合成之溫度變數。

2.物理環境因子

大氣溫、濕度

環境溫度是影響水泥水化速度的主要原因之一，較高的溫度使得水泥漿體中的水分蒸散，致使水化作用加速，亦使水泥漿體中的有效水分降低，坍流度亦隨之降低，故試驗分別模擬試驗室環境溫度23℃±1、夏季室外溫度32℃±1以及中間值27℃±1作為試驗溫度，而溼度則定以50%± 10。

進一步地，說明本發明的試驗設計，本發明的試驗設計為先利用不同大單體(TPEG、HPEG、T+P=2：1)進行合成強塑劑，測試其性能，找出其最適大單體，再以最適大單體以不同合成反應溫度(30℃、32℃、35°C)進行合成，並進行環境因素對水泥漿體流度損失之影響與強塑劑對不同水泥漿體吸附行為的影響，分析探討強塑劑與水泥之間的相容性；並藉由與市售高保坍強塑劑SM-01作一比較分析，分析不同變因對強塑劑性能影響的程度。

(一)強塑劑合成因子對水泥漿體之影響

本發明提供的強塑劑，所選用大單體分別為甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(HPEG)、異戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)以及兩者搭配以T+H=2：1之比例作為試驗的合成因子，進行反應合成，藉由水泥淨漿流度試驗(A、B)，測試本發明提供的強塑劑配方對於不同大單體相容性之評估。再藉由水泥淨漿流度試驗值選擇出最適大單體，進而以不同反應溫度進行合成並測試其性能(C、D)，同時也將不同大單體與不同反應合成溫度的各強塑劑組合進行紅外線光譜圖IR分析比較(E)。

大單體對水泥漿體流動擴張度之影響(A)

本發明所製備的強塑劑固含量約52~55%之間，然而一般廠商在進行強塑劑特性的測試時，都是使用固含量25%的比例，故在進行以下試驗前，需先將強塑劑稀釋成固含量25%，且該強塑劑占總體重量百分比的1%，約3g。此外，水灰比是以用水量76.8g/水泥用量300g所得到的值為0.256(如表2-1所示)。

所述試品T32及H32分別代表為：異戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)於溫度32℃進行合成反應(T32)及甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(HPEG)於溫度32℃進行合成反應(H32)。

所述的流動擴張度，簡稱流度，乃依據GB T8077-2012混凝土外加劑勻質性試驗方法中的水泥淨漿流度試驗，在一定量的水泥、強塑劑和水進行混合攪拌後，將攪拌好的淨漿注入截錐圓模內，提起截錐圓模，測定其水泥漿體在玻璃平面上自由流淌的最大直徑。

從上述的試驗結果發現(如表2-2所示)，以異戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)為大單體所合成出的聚羧酸強塑劑，對於水泥漿體具有較大的流動擴散度，水泥漿體於30~60分鐘時具有最大擴散直徑30*30.5cm。而以甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(HPEG)所合成的強塑劑，對於水泥漿體流動擴張度最差，僅20.5*21cm，綜觀三種大單體所合成的強塑劑在30~60分鐘時對於水泥顆粒具有最大吸附平衡。

大單體對水泥漿體流度保持性之影響(B)

由於水泥漿體的流度會隨著時間的增加而減少，固本發明所提及的流度保持性，是以各強塑劑30分鐘與120分鐘所測得之流度值進行損失率的計算，以作為比較。

損失率公式：損失率=(30min流度平均值-120min流度平均值)/30min流度平均值×100%

水泥淨漿流度保持性試驗，以120分鐘之流度值比照30分鐘之流度值，得出其流度損失率(%)。

經由上述的試驗結果得知，T+H(2：1)的流度損失率為最低，僅3.92%，而HPEG流度損失率最高，達8.33%(如表2-3所示)。請參閱圖2，圖2為不同大單體對水泥淨漿流度趨勢圖，由圖2可以發現，HPEG在90分鐘時流度有上升的趨勢，而在120分鐘有明顯下降，保坍性較略為不良。

合成反應溫度對水泥漿體流動擴張度之影響(C)

經由不同大單體對水泥淨漿流度試驗(A)中，得知以大單體TPEG所合成反應出強塑劑具有最佳之流動擴張度，故大單體選擇TPEG，以相同強塑劑配方、不同合成反應溫度(30℃、32℃、35℃)進行強塑劑的合成，由淨漿流度測試其不同反應溫度對水泥漿體的影響(如表3-2所示)，合成反應溫度試驗之材料組成與環境條件(如表3-1所示)。

請參閱表3-2及圖3-1，表3-2為合成反應溫度對水泥淨漿之擴張流度值，圖3-1為合成反應溫度對水泥淨漿流度趨勢圖，得知在溫度30℃反應合成下的強塑劑，其對水泥淨漿的擴張度最差，平均流度擴張直徑為18.40cm，其中水泥淨漿的擴張度也等於水泥漿體的分散程度；而以溫度35℃合成反應，其流動擴張直徑較低溫來的好，平均達到24.35cm；而於合成反應溫度32℃時，平均淨漿擴散直徑可高達29.80cm以上。

合成反應溫度對水泥漿體流度保持性之影響(D)

請參閱表3-3及圖3-2，表3-3為合成反應溫度對於水泥漿體流度保持性及損失率，圖3-2為不同反應溫度之平均流度趨勢圖，得知本發明的合成反應溫度主要以32℃界定為中間值，分別以30℃、35℃作為合成試驗因子，測定其溫度對於合成反應之影響，試驗結果發現，以30℃反應溫 度所得出的強塑劑，其對水泥漿體的分散性質較差，但其流度損失率17.72%低於T35的20.95%。而以32℃合成之強塑劑於120分鐘流度損失率僅為4.13%，具有高流動、高保坍之性能。

綜合上述試驗結果可推論出，合成反應溫度於本發明強塑劑的配方對流動擴散度的影響不呈一線性關係，水泥漿體不會隨著強塑劑反應溫度的上升而增加其擴張度及保坍特性。從圖3-2不同反應溫度之平均流度趨勢圖所示，以較低的合成反應溫度，可能抑制內部的聚合反應，以致於聚合不完全，導致低溫合成之強塑劑無法有效吸附水泥顆粒達到分散效果，使得水泥漿體較為黏稠，流動性較差；而使用高溫合成可能造成引發劑分解速率過快、聚合速度太快，導致支鏈過多而短、殘餘單體數量較多，使得保坍性較差。

各強塑劑IR分析比較(E)

將各強塑劑紅外線光譜圖疊合在一起(如圖4所示)。從IR圖中發現T30的紅外光譜穿透率(Transmittance,%)都偏高，其代表能量通過試品時，試品所能吸收掉的能量較小，只有少部份反射，大部份則直接穿透；也代表著試品在該波速下的物質含量較少。而T32的O-H、C-H官能基穿透率皆較低，表示在該波數下具有聚合較完全的聚合物，能吸收較大量的紅外光，其具有較多高分散以及高保塑性的羥基和磺酸基，幫助水泥漿體的分散和保塑，同時從其水泥淨漿試驗中可證明之。

本發明提供的強塑劑配方，將選用大單體TPEG在32℃的合成反應溫度下進行合成，其具有最佳之流動擴張度及流度保持性。

(二)物理環境因子對水泥漿體之影響

環境溫溼度一直是影響水泥漿體及混凝土坍損的最大其中原因之一，本試驗將以不同環境溫度(23℃±1、27℃±1、32℃±1)，濕度控制50%±10進行試驗，試驗條件如表4-1、表4-3、表4-5所示，分別對H32、T32、T+H(2：1)以及市售強塑劑進行不同環境溫度下對強塑劑的性能影響。

請參閱表4-2及圖5-1，表4-2為環境溫度23℃下各強塑劑之流度值，圖5-1為環境溫度23℃對強塑劑性能影響趨勢圖，發現在溫度環境23 ℃下，H32於120分鐘即呈現不流動狀態，流度損失嚴重，高達71.11%；其次為T32，在30~90分鐘之流動擴張度皆高於市售SM-01，而在120分鐘時流動擴張直徑損失至25cm，低於市售SM-01的26cm。其流度損失率由高至低分別為：H32>T32>T+H(2：1)>SM-01，市售強塑劑SM-01在低溫時具有較好的保坍特性。

請參閱表4-4及圖5-2，表4-4為環境溫度27℃下各強塑劑之流度值，圖5-2為環境溫度27℃對強塑劑性能影響趨勢圖，得知於環境溫度27℃下，T32、H32及T+H(2：1)的流動擴張直徑都有放大的趨勢，且保持性更為優良，流度損失率皆小於市售SM-01的23.53%，流度損失率由大至小：SM-01>H32>T32>T+H(2：1)。

一般水泥漿體、混凝土於環境溫度較高的作業環境下易造成坍流度損失嚴重，造成工作性不佳，故以下試驗將選擇以32℃的試驗環境溫度測試其強塑劑性能。

請參閱表4-6及圖5-3，表4-6為環境溫度32℃下各強塑劑之流度值，圖5-3為環境溫度32℃對強塑劑性能影響趨勢圖，H32在環境溫度23℃時坍損高達71.11%，而在32℃時，流度擴張度不降反升，120分鐘流度損失率為0%。另外，T32、T+H(2：1)也具有相似結果，流度損失為0.84%、-6.86%皆低於市售SM-01的2.91%，流度損失率由大至小：SM-01>T32>H32>T+H(2：1)。

歸納上述試驗中各環境溫度變化曲線，分別將強塑劑在各環境溫度下的變化做一趨勢圖(如圖5-4、圖5-5、圖5-6、圖5-7所示)。

請參閱圖5-4~5-7，圖5-4為H32各環境溫度下流度趨勢圖，圖5-5為T32各環境溫度下流度趨勢圖，圖5-6為T+H(2：1)各環境溫度下流度趨勢圖，圖5-7為SM-01各環境溫度下流度趨勢圖，發現於流動擴散度試驗中(比較0min時各強塑劑於不同合成溫度下，其流動擴散直徑)，T32具有最佳的流動擴散性，高於市售強塑劑SM-01；並可發現H32、T32、T+H(2：1)在27℃、32℃時水泥的吸附量都比在23℃時大，使得流動擴張度大，並且流度損失率皆小於在23℃時的損失率，尤其在環境溫度32℃時，流度損失率幾近為0%，T+H(2：1)在120分鐘時的流度擴張度更大於30分鐘的流度擴張度。而市售SM-01在環境溫度27℃、32℃下，流度損失率皆高於H32、T32以及T+H(2：1)。

進一步地可從前述的試驗中，驗證本發明提供的強塑劑在較 高溫時對水泥漿體具有較佳之擴散性與保持性。

(三)強塑劑對水泥相容性之影響

新型強塑劑的開發不外乎是改善水泥漿體以及提高混凝土的新拌工作性質；適當的強塑劑，可增加混凝土的流動性以及在相同流動性的情況下降低單位用水量，改善混凝土的工作性與耐久性，亦能節省水泥用量，以達工程之需求。然而在工程上常有水泥與強塑劑之間存在的相容性問題，有些水泥摻加強塑劑後，流度增加不大，需有相當大的摻量才能使流動度明顯增加；或是水泥與強塑劑之間的相容性差，導致坍流度損失過大，而造成工作性不良。因此水泥與強塑劑之間的相容性問題一直是高性能混凝土所面臨的一大問題。

以下試驗將選擇國內較常見的三種廠牌水泥(A水泥、B水泥、C水泥)，其中該三種廠牌水泥可為台灣水泥、亞洲水泥或晉瑜，藉以本發明提供的強塑劑H32、T32、T+H(2：1)與市售強塑劑SM-01分別對水泥進行淨漿流度試驗，測試各強塑劑對於不同廠牌水泥的工作特性及其相容性(F、G)。試驗材料組合條件與環境溫度控制(如表5-1、表5-3、表5-5、表5-7所示)。

各強塑劑對不同廠牌水泥漿體流動擴張度之影響(F)與流動保持性之影響(G)

請參閱表5-2、表5-4、表5-6、表5-8及圖6-1~6-4，表5-2為H32對不同廠牌之水泥流度值與損失率，表5-4為T32對不同廠牌之水泥流度值與損失率，表5-6為T+H(2：1)對不同廠牌之水泥流度值與損失率，表5-8為SM-01對不同廠牌之水泥流度值與損失率；圖6-1為H32對各廠牌水泥流度影響趨勢圖，圖6-2為T32對各廠牌水泥流度影響趨勢圖，圖6-3為T+H(2：1)對各廠牌水泥流度影響趨勢圖，圖6-4為SM-01對各廠牌水泥流度影響趨勢圖，看出H32、T32、T+H(2：1)對於A水泥的初始吸附行為都較差，其中H32對A水泥的初始吸附量極差，初始流度僅有8cm，且於120分鐘即流度損失至11公分；而H32、T32、T+H(2：1)對C水泥的流動擴散度具有相當良好的穩定性，其流度曲線較為平緩穩定。B水泥在各強塑劑作用下都具有最佳吸附量，其平均水泥淨漿流動擴張度皆為最大，在T32的30分鐘時更具有最大流度值32.75cm，T+H(2：1)同時也具有29.5cm，皆高於市售強塑劑的28.25cm。經由水泥淨漿試驗得出，強塑劑隨著水泥的化學成分差異而有著不同的特 性，流動擴散直徑也因其而異。

此外於表5-2、表5-4、表5-6中，可發現A水泥摻加強塑劑H32後，0分鐘流度只有8公分，於30分鐘有最大流度22.25公分，但H32對A水泥保坍性能不佳，在120分鐘則降至11.5公分，流度損失率高達48.31%，對B水泥也有25.93%的流度損失率。另一方面強塑劑T32及T+H(2：1)對於各廠牌水泥有較優良之相容性，各120分鐘流度損失率都小於10%，具有相當好的保坍流特性。

進一步地，再請參閱表5-8及圖6-4，表5-8為SM-01對不同廠牌之水泥流度值與損失率，圖6-4為SM-01對各廠牌水泥流度影響趨勢圖，發現市售SM-01對於A水泥與C水泥有相近的流動擴張度以及相近的流度損失率，分別為23.08%、23.53%。

綜合上述各強塑劑H32、T32、T+H(2：1)和市售強塑劑SM-01對不同廠牌的水泥進行相容性的試驗結果得知，A水泥對於H32、T32、T+H(2：1)、SM-01的流動擴散度與流度保持性皆略差於其他兩廠牌水泥。B水泥對於四種強塑劑的添加皆具有最大流動擴張度，在T32添加下具有最高流度值32.75cm。

統整歸納，將同廠牌水泥在不同強塑劑添加下所測得出的淨漿流動度，如圖6-5、圖6-6、圖6-7所示。

請參閱圖6-5~6-7，圖6-5為A水泥在不同強塑劑添加下之流度值，圖6-6為B水泥在不同強塑劑添加下之流度值，圖6-7為C水泥在不同強塑劑添加下之流度值，可以得知T32在各廠牌的水泥使用下，皆具有最高流動值，其次為T+H(2：1)>SM-01>H32。

在流度損失方面，B水泥與C水泥具有相對較小的流度損失率，而其中C水泥對H32、T32、T+H(2：1)的流度損失率為三種廠牌中最低，其最高損失率8.33%，最低損失率僅有3.92%。T+H(2：1)對各廠牌水泥的120分鐘流度損失率為最低，證明T+H(2：1)對不同廠牌水泥的穩定性及相容性最佳，流度保持性能T+H(2：1)>T32>SM-01>H32。

結論

1.本發明提供的強塑劑成功以常溫合成出對水泥漿體具有高流動、高保塑之高性能羧酸強塑劑，不但合成工藝簡單且減低能源的耗費以及二氧化碳的排放。

2.本發明提供強塑劑配方，以大單體TPEG以及TPEG+HPEG=(2：1)進行合成，經試驗結果與光譜分析，其對於水泥漿體皆具有相當好的分散特性和流度保持性，得知本發明強塑劑的配方可相容於不同的大單體，且對於不同廠牌的水泥，本發明的強塑劑也能提供良好的相容性，具有泛用性質。

3.綜觀合成因子、環境因子、水泥三方面，本發明以常溫合成的聚羧酸強塑劑，經由水泥淨漿流度試驗，在不同廠牌的水泥以及不同的環境溫度下均對水泥漿體具有良好的分散性和流度保持特性，性能優於市售高保坍強塑劑。

4.經由試驗結果得出，測試T32、T+H(2：1)強塑劑在不同廠牌之水泥以及不同環境溫度下的水泥淨漿流度，其皆具有良好之保坍性能，其120分鐘流度損失率皆低於10%。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手 段之實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

Claims (2)

1. 一種在32℃常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑，其包括：一大單體，該大單體係異戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)，其中該大單體的重量百分比為35~48%；至少一單體，該單體係馬來酸，其中該單體的重量百分比為2~5%；至少一緩釋單體，該緩釋單體係丙烯酸羥丁酯，其中該緩釋單體的重量百分比為1~3%；至少一引發劑，該引發劑係雙氧水，其中該引發劑的重量百分比為0.2~0.8%；至少一鏈轉移劑，該鏈轉移劑係硫代乙醇酸，其中該鏈轉移劑的重量百分比為0.5~1.5%；至少一還原劑，該還原劑係亞硫酸鈉，其中該還原劑的重量百分比為0.1~0.5%；至少一催化劑，該催化劑係三氟乙酸，其中該催化劑的重量百分比為0.01~0.1%；至少一中和劑，該中和劑係氫氧化鉀，其中該中和劑的重量百分比為0.2~1.5%；以及至少一溶液，其中該溶液選自由自來水及去離子水所組成的群組，其重量百分比為45~55%。
2. 一種在32℃常溫合成之高保塑羧酸型強塑劑的製備方法，其包含以下步驟：步驟一：底液的配製，將重量百分比35~48%的異戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)大單體投入反應釜中，並加入一混合溶液以成為一底液，接著以30~35℃攪拌至完全溶解，其中該混合溶液為重量百分比0.4~0.8%的馬來酸單體、重量百分比0.01~0.05%的雙氧水引發劑及重量百分比15~25%的溶液所組合而成的；步驟二：待該底液溶解後，投入重量百分比0.2~0.6%的雙氧水引發劑以成為一中間產物a，並攪拌均勻； 步驟三：攪拌均勻後，以滴加的方式，同時滴加事先配製好的一A料與一B料於該中間產物a以成為另一中間產物b，其中該A料為重量百分比2~4%的馬來酸單體、重量百分比1~3%的丙烯酸羥丁酯緩釋單體與重量百分比5~15%的溶液所組合而成的，而該B料為重量百分比0.1~0.5%的亞硫酸鈉還原劑、重量百分比0.5~1.5%的硫代乙醇酸鏈轉移劑、重量百分比0.01~0.1%的三氟乙酸催化劑與重量百分比15~20%的溶液所組合而成的；步驟四：待A料與B料滴加完後，將該中間產物b靜置反應1.5小時；步驟五：反應完成後，再以重量百分比0.2~1.5%的氫氧化鉀中和劑對步驟四的該中間產物b進行中和至pH值為6，即得一高保塑羧酸型強塑劑。