引言
高效减水剂是配制高性能混凝土必不可少的组分，从 20 世纪60 年代起就成为研究开发的热点。目前，国内所用的高效减水剂萘系仍然为主流品种，但萘系减水剂受其结构制约，无法从根本上改善混凝土保坍性能。此外，由于工业萘原料紧缺，萘 系减水剂价格会不断上涨，因此，开发非萘系高效减水剂有着 重要意义。
三聚氰胺系减水剂是一种水溶性的聚合物树脂，属阴离子型、早强、非引气型高效减水剂。它能够明显改善混凝土的多种性能，与一般的混凝土减水剂相比，具有与其他外加剂相容性好、不缓凝、早强效果突出等特点。三聚氰胺系减水剂无色， 作为分散剂既能用于硅酸盐水泥，也可用于石膏制品，在彩色装饰混凝土及一些特殊工程中，有很好的应用前景。
1试验部分
1.1仪器及试剂
Spectrum One（Version BM）FTIR 红外光谱仪：美国 PE 仪器公司生产；DF-101S 集热式恒温加热磁力搅拌器：巩义市予华仪器有限责任公司生产。甲醛（分析纯，重庆北碚精细化工厂）；三聚氰胺（工业级， 四川美丰化工股份有限公司）；尿素（工业级，四川美丰化工股份有限公司）；亚硫酸氢钠（分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；氢氧化钠（分析纯，成都市联合化工试剂研究所）；XK聚羧酸减水剂（自制）。
1.2三聚氰胺系减水剂的合成
三聚氰胺系减水剂的合成经历羟甲基化、磺化、缩合、重整4 个阶段。
（1）羟甲基化反应阶段
将定量的甲醛、三聚氰胺和尿素投入三颈瓶中，加入适量的去离子水，同时以碱液调节，使反应体系 pH 值 =9~10，在均匀搅拌下，升至规定的温度，保温，完成羟甲基化反应，制得羟 甲基三聚氰胺与羟甲基尿素。
（2）磺化反应阶段
将亚硫酸氢钠按比例加入上步所得溶液中，继续以碱液调 节至规定的pH 值范围，使羟甲基三聚氰胺与羟甲基尿素在确定的反应条件下发生磺化反应。
（3）缩合反应阶段
经过羟甲基化和磺化后，以酸液调节反应体系，在酸的催 化作用下，磺化羟甲基三聚氰胺单体及磺化羟甲基尿素通过分 子间脱水，线性缩合生成高分子聚合物。
（4）重整阶段
将上述缩合反应产物降至常温后调节 pH 值至碱性，升温保温，得到无色透明的三聚氰胺系减水剂溶液。
1.3三聚氰胺系减水剂的应用性能研究
（1）用自制三聚氰胺系减水剂与 XK 聚羧酸减水剂通过复配制备复合减水剂。试验水泥为双马 P·O 42.5R 级，减水剂折固掺量为 5‰。
（2）水泥净浆流动度及经时损失测定参考 GB/T 8077—2000
《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行。试验水泥为双马P·O42.5R 级，W/C=0.35。
（3）水泥净浆凝结时间测定参考 GB/T 1346—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行，并根据标 准稠度用水量计算减水率。试验水泥为双马 P·O 42.5R 级，减水剂折固掺量为 5‰。
（4）按一定的配合比，比较掺加复合减水剂和三聚氰胺系减水剂后新拌混凝土坍落度达到（22±1）cm 时的用水量、坍落度及扩展度损失、硬化后混凝土强度。
（5）红外光谱分析：减水剂溶液采用溴化钾压片。
2结果与讨论
2.1三聚氰胺系减水剂的合成条件研究
2.1.1 尿素用量对合成减水剂分散性能的影响
为了降低成本，用廉价尿素部分取代三聚氰胺已成为众多研究者的选择。尿素与三聚氰胺摩尔比对合成减水剂的分散性能影响如图 1 所示，随着尿素用量增加，水泥净浆流动度降低。综合考虑性能与成本因素，选择尿素与三聚氰胺摩尔比为 0.25。
2.1.2 甲醛用量对合成减水剂的分散性能影响
甲醛用量对合成减水剂的分散性能影响如图 2 所示，随着甲醛用量增加，水泥净浆流动度增加。这是由于甲醛用量增加， 羟甲基化反应更加充分，对后面步骤的聚合反应有利，使得减水剂分散性能更好；但甲醛用量过多，部分中间体含有 3 个以上的羟甲基活性基团，一方面在进行缩聚反应的同时，多余的羟甲基可能参加交联反应，另一方面产品在储存过程中易发生交联，影响减水剂的稳定性，除此之外，未反应的甲醛会对身体健康不利。由图可见，甲醛的最佳用量为F（∶M+U）=3.3。
2.1.3 磺化剂用量对合成减水剂分散性能的影响
磺化剂亚硫酸氢钠用量对碱水剂分散性能的影响如图3 所示，随着磺化剂用量增加，水泥净浆流动度先增加后降低。磺化剂用量影响磺化度，当 S（∶ M+U）>1.1 时，磺化反应会消耗过多的羟甲基使缩聚反应很难进行，缩聚产物分子量较低，减水剂分散性能降低。试验结果表明，亚硫酸氢钠最佳用量为 S（∶ M+U）=1.1。
2.1.4 重整阶段反应时间对合成减水剂分散性能及储存稳定性的影响
许多研究者认为重整阶段对所得减水剂分散性能影响很 小，但反应时间越长，产品稳定性越好。而本试验结果如图 4 所示，此阶段反应时间为 20 min 时，在不影响产品分散性能的同时储存稳定性较好，反应时间过长，产品分散性能有所降低。
2.1.5 重整阶段体系浓度及pH 值对合成减水剂储存稳定性的影响
重整阶段体系浓度对合成减水剂储存稳定性的影响如图 5可知，产品浓度为 30%左右时，其储存稳定性及分散能力最佳。重整阶段 pH 值对合成减水剂储存稳定性的影响如图 6 所示， 当pH=12~13 时所得减水剂储存稳定性最佳。
2.2 自制三聚氰胺系减水剂的红外光谱分析
由图 7 可知，1 184.7 处为S-O 伸缩振动峰，证明分子中有磺酸基团存在，1 559.4 处为 C=N 伸缩振动峰，2 936.7 cm-1 处为 C-H 伸缩振动峰，证明存在三聚氰胺的杂环结构。
2.3 三聚氰胺系减水剂的应用研究
2.3.1 三聚氰胺系-聚羧酸系减水剂复配研究
我国对聚羧酸系与三聚氰胺系减水剂的复配已有研究，但大多数研究结果表明为了达到好的分散效果，复配原料中需添加一定量的缓凝成分。本试验在不添加任何缓凝成分的前提下，研究聚羧酸系与三聚氰胺系减水剂的相容性，并制得分散 性及分散保持能力良好的复合减水剂。
由表 1 可知，一方面由于聚羧酸减水剂的超分散能力，当聚羧酸系减水剂所占比例≤12%时，三聚氰胺系-聚羧酸复合减水剂的分散保持性与聚羧酸系减水剂的量成正相关；另一方面当聚羧酸系减水剂所占比例 >12%时，进一步增加聚羧酸减水剂的用量会使两者的相容性变差，从而导致整体效果下降。正如表1试验结果所显示，当聚羧酸系减水剂用量占 12%时，复合减水剂的水泥分散保持性比纯三聚氰胺系减水剂明显提高。
2.3.2自制三聚氰胺系减水剂及复合减水剂的水泥净浆性能
由表 2 可以看出，掺量为 5‰时，自制三聚氰胺系减水剂较市售萘系减水剂有较高减水率，复合减水剂由于含有聚羧酸减水剂且与脂肪族减水剂相容性良好其减水率明显提高，稍有缓凝作用。
2.3.3自制三聚氰胺系减水剂及复合减水剂的混凝土性能
由表 3 可以看出，一方面纯三聚氰胺系减水剂与复合减水剂均使新拌混凝土具有良好的工作性能；另一方面复合减水剂 因含有少量与三聚氰胺系减水剂相容性好的具有超分散作用 的聚羧酸减水剂，使新拌混凝土的坍落度及坍落度损失、扩展 度及扩展度损失明显优于纯三聚氰胺系减水剂，并且由于达到相同坍落度（22±1）cm 时用水量减少，硬化混凝土的各龄期抗压强度均有明显提高。
3结论
（1）采用甲醛、三聚氰胺、尿素、亚硫酸氢钠为主要原料合成了三聚氰胺系减水剂，优化反应单体的配合比为：F∶M+U）∶S=2.5∶1∶1.1，U∶M=0.25。
（2）重整阶段调节体系 pH=12~13，反应 20 min，产品浓度为 30%时所得减水剂储存稳定性最佳。
（3）采用红外光谱对合成的三聚氰胺系减水剂进行了结构表征，结果证明其分子结构中有提供静电斥力的磺酸基团的存在。
（4）不加任何小分子缓凝成分的条件下，用自制三聚氰胺系减水剂与聚羧酸减水剂复配制得复合减水剂。当三聚氰胺系减水剂用量占 88%时，复合减水剂性能最好，折固掺量为 5‰时其分散效果较三聚氰胺系明显提高。
（5）由三聚氰胺系-聚羧酸系复合减水剂及对照减水剂的水泥净浆性能结果可知，三种对比减水剂的减水率顺序为：复合 减水剂 > 三聚氰胺系 > 萘系；由混凝土试验结果可知，三聚氰胺系减水剂和复合减水剂都使新拌混凝土具有优异的工作性 能，硬化混凝土具有较高的强度，其中复合减水剂较三聚氰胺系减水剂表现出明显的优势。
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