抗泥型聚羧酸减水剂的合成与性能研究

发布时间：2020-03-29 12:03

【摘要】：聚羧酸减水剂作为新一代的高性能减水剂,具有高减水率、高保坍、功能可调控性、生产与使用节能环保等优点,已在各项混凝土工程中得到广泛的应用。但是在聚羧酸减水剂的应用中,依然存在很多问题,其中聚羧酸减水剂对骨料中泥土成分过于敏感这个问题,是制约聚羧酸减水剂推广与应用的因素之一。泥土中含有大量对聚羧酸减水剂应用性能有害的黏土矿物,它们对聚羧酸减水剂的吸附能力强于水泥颗粒,导致水泥浆中聚羧酸减水剂的有效含量下降,使混凝土的流动性及流动性保持能力下降。本课题采用自由基共聚方法,以甲基烯丙基聚氧乙烯醚为大单体,丙烯酸为小单体,化合物A为引发剂,化合物B为链转移剂,合成出具有良好抗泥效果的聚羧酸减水剂。首先探索了合成温度、引发剂用量、链转移剂用量、酸醚比、甲基丙烯酸掺量、苯乙烯掺量等制备工艺参数对聚羧酸减水剂抗泥效果的影响。随后通过正交试验优化了抗泥型聚羧酸减水剂的合成工艺。考察了苯乙烯用量、化合物A用量、化合物B用量、酸醚比、甲基丙烯酸用量、反应温度、滴加时间、保温时间对抗泥效果的影响,最终合成了两种具有较好抗泥效果的聚羧酸减水剂,分别为6号和16号。采用红外光谱表征了聚羧酸减水剂的分子结构,测定了聚羧酸减水剂的分子量及物化性质。通过水泥净浆试验,探索了不同黏土种类和掺量对抗泥型聚羧酸减水剂抗泥效果的影响。通过混凝土坍落度试验证明了所合成的抗泥型聚羧酸减水剂比传统聚羧酸减水剂有更好的抗泥效果。最后研究了聚羧酸减水剂在黏土上的吸附机理,研究表明:聚羧酸减水剂在蒙脱土上吸附量最大,饱和吸附量是泥土的8倍,是硅藻土的40倍。聚羧酸减水剂在蒙脱土上存在层间吸附,聚羧酸减水剂在泥土和硅藻土上只有表面吸附作用,由此证明了层间吸附的吸附量比表面吸附的吸附量大得多。研发抗泥型聚羧酸减水剂的思路就是阻止聚氧乙烯侧链插入到黏土矿物层间。
【图文】：

聚羧酸减水剂,萘系减水剂,减水剂

子与不同黏土矿物的作用机理为理论依据，采用可聚合单体水溶液共聚方法设计合成出具有抗泥效果的聚羧酸减水剂，使得当砂石中泥土含量超标时，加新型抗泥型外加剂的混凝土具有较好的流变性、适当的坍落度保持能力，高新拌混凝土的工作性能。新产品在适应性和经济性方面有大幅度的提高，产品的成功研发和产业化将具有巨大的经济效益和社会效益。在研发新产品基础上，，更进一步的探讨新型抗泥型减水剂与泥土的作用机理，为以后相关面的研究提供新思路。1.2 聚羧酸减水剂简介1.2.1 聚羧酸减水剂的结构聚羧酸减水剂作为一种新型减水剂，与木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂的结构不同。与传统减水剂相比，聚羧酸减水剂是具有长侧链的梳型结构[23]。图 1-1 展示了聚羧酸减水剂和萘系减水剂的分子结构示意图，聚羧酸减水剂通常由带负电荷的聚羧酸主链和较长的聚氧乙烯（PEO）侧链组成[24]。

聚羧酸减水剂

聚羧酸减水剂的优势之一是可以通过调节分子结构，从而得到预期的性能。通过调节聚羧酸减水剂的合成工艺条件，例如大单体种类、小单体种类、酸醚比、温度、引发剂种类和用量等合成条件，可以合成应用目的不同的聚羧酸减水剂，目前已合成出缓凝型聚羧酸减水剂、早强型聚羧酸减水剂、保坍型聚羧酸减水剂等功能型聚羧酸减水剂。(a) MPEG-PCE (b) APEG-PCE
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528.042.2

【参考文献】