不同支链密度梳状AA-IPEG共聚物的制备及其吸附分散性能研究
发布时间：2020-08-02 09:03
【摘要】：PCE由于分子结构设计性强、掺量低、工艺简单等优点,在工程领域的应用越来越广泛。随着国内PCE合成技术的发展,在实际工程应用中也出现了一些亟待解决的问题。因此,梳理PCE合成工艺条件、分子结构与应用性能关系成为研究的热点和难点。本文采用低温氧化还原引发体系,以IPEG-2400、AA和MA为主要原料合成醚型PCE,并通过FT-IR、~1H NMR、GPC、UV和DSC进行分子结构表征,着重研究了大小单体比例、引发剂和MA用量对PCE结构参数的影响规律及结构参数(PEO支链密度、-COO~-密度、主链长度)对其吸附分散性能影响规律。研究结果表明:(1)在AA-IPEG共聚物的合成工艺中,控制其他工艺参数不变的条件下,随着AA用量的增加,IPEG的转化率不断提高;随着改性单体MA用量的增加,PCE主链上-COO~-的数量越来越多;随着引发剂用量的增加,PCE主链长度越来越短且相对分子量分布越来越窄。(2)在相同PCE掺量条件下,PCE结构中-COO~-密度对其在水泥浆体分散性影响规律表明:PCE分子结构中-COO~-数量越多,分散稳定性越好,水泥硬化所需时间越长,但是对水泥孔隙溶液的Zeta电势影响不大,而共聚物分子结构中-COO~-密度过大将导致水泥初始净浆流动性下降。(3)利用SPSS软件,通过多因素回归分析得出PCE相对分子量对饱和吸附量影响最大。水泥-水-PCE体系中,在低分子量区间段(M_w40000),PCE分子结构中PEO支链密度越大,其吸附速率越慢,达到平衡时饱和吸附量越大;分子主链越长,其初始吸附能力越强,达到吸附平衡需要的时间越短,且平衡吸附量越大。在高分子区间段(M_w60000),PCE主链上-COO~-密度越大,达到平衡时饱和吸附量越小,但吸附速率未发生明显变化。(4)水泥-水-PCE体系中,在低分子量区间段,PCE中PEO支链密度越大,水泥浆体初始流动性越好,但不利于水泥浆体的分散稳定性;PCE分子主链越长,越有利于提高水泥浆体的分散力和分散稳定性。在高分子区间段,随着PCE分子结构中-COO~-密度的增加,水泥浆体的初始分散能力出现先增大后减小的规律,而水泥浆体的稳定分散时间延长。(5)蒙脱石-水-PCE体系中,在低分子量区间段,PCE中PEO支链密度越小,其在蒙脱石上的平衡吸附量越少,越有利于减少蒙脱石对PCE的消耗;在高分子量区间段,蒙脱石对PCE的消耗受主链上支链基团密度影响不大。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528.042.2;O631
【图文】：
图 1-1 合成 PCE 的主要大单体据 PCE 支链上连接聚氧乙烯醚（PEO）的官能团的不同，其可以分型 PCE。上述大单体中，MPEG 是合成酯型 PCE 的主要原料，AIPEG 合成醚型 PCE。酯型 PCE 的合成采用两步法：第一步是不饱PEG 进行酯化反应，得到含有 PEO 支链的不饱和大单体，然后该饱和羧酸进行自由基聚合，得到聚羧酸母液；醚型 PCE 的合成是直基共聚的方法，使不饱和羧酸与含有 PEO 支链的不饱和醚类单体共羧酸母液。不饱和羧酸以丙烯酸为例的反应方程式如图 1-2 所示：
响规律和分子结构变化规律的反馈对合成工艺参数进行适当调整，这结构功能化设计更具实际指导意义和工程应用价值。.2 聚羧酸系减水剂的构性关系研究进展自应用于工程建筑上以来，PCE 分子结构参数与应用性能关系的研究研究的重点。由于 PCE 应用在复杂的混凝土工程体系中，并且有效的不足，这使得 PCE 构性关系的研究结论在某种程度上具有一定的局限如此，若能对现有的研究成果进行归纳和总结，将 PCE 的合成技术和步深入研究，这对推动 PCE 技术发展具有重要意义。由于 PCE 分子设计性，因此梳理分子量大小及其分布、分子构象、官能团组成及含用性能的关系，这对不同工程应用需要设计合成出适应性强、相容性化 PCE 奠定了理论指导基础。国内对于 PCE 构性关系的研究起步较成果较多的主要是日本和欧洲国家。PCE 分散性能的评价体系见图 1
的 PCE 分子脱附，因而使颗粒间失去分散作用[35]。绝大多数研究工作者都只是基于理论设计的合成条件，直接探讨合成条应用性能的关系，而不是通过有效的表征手段对分子结构进行准确的描述察分子结构与应用性能的关系。这就忽略了合成工艺参数对分子结构的影响.2.3 聚羧酸系减水剂的吸附分散性能研究国内外针对 PCE 分子结构参数对吸附分散性能的研究很多，大多数评价都是水泥净浆或砂浆的流变性、凝结时间和硬化后强度性质，然后通过应能的反馈对其作用机理进行推敲[36-39]。国内针对于 PCE 吸附性能的研究报多，一般通过调控单体的比例来探究不同分子结构的 PCE 对吸附性能影响有些学者研究体系中其它掺杂组分对吸附性能的影响[40, 41]；国外一些学者研究 PCE 不同分子结构对吸附性能的影响，提出相应的吸附机理[42-44]。目遍认同的吸附分散作用机理过程如图 1-4 所示。
本文编号：2778311
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528.042.2;O631
【图文】：
图 1-1 合成 PCE 的主要大单体据 PCE 支链上连接聚氧乙烯醚（PEO）的官能团的不同，其可以分型 PCE。上述大单体中，MPEG 是合成酯型 PCE 的主要原料，AIPEG 合成醚型 PCE。酯型 PCE 的合成采用两步法：第一步是不饱PEG 进行酯化反应，得到含有 PEO 支链的不饱和大单体，然后该饱和羧酸进行自由基聚合，得到聚羧酸母液；醚型 PCE 的合成是直基共聚的方法，使不饱和羧酸与含有 PEO 支链的不饱和醚类单体共羧酸母液。不饱和羧酸以丙烯酸为例的反应方程式如图 1-2 所示：
响规律和分子结构变化规律的反馈对合成工艺参数进行适当调整，这结构功能化设计更具实际指导意义和工程应用价值。.2 聚羧酸系减水剂的构性关系研究进展自应用于工程建筑上以来，PCE 分子结构参数与应用性能关系的研究研究的重点。由于 PCE 应用在复杂的混凝土工程体系中，并且有效的不足，这使得 PCE 构性关系的研究结论在某种程度上具有一定的局限如此，若能对现有的研究成果进行归纳和总结，将 PCE 的合成技术和步深入研究，这对推动 PCE 技术发展具有重要意义。由于 PCE 分子设计性，因此梳理分子量大小及其分布、分子构象、官能团组成及含用性能的关系，这对不同工程应用需要设计合成出适应性强、相容性化 PCE 奠定了理论指导基础。国内对于 PCE 构性关系的研究起步较成果较多的主要是日本和欧洲国家。PCE 分散性能的评价体系见图 1
的 PCE 分子脱附，因而使颗粒间失去分散作用[35]。绝大多数研究工作者都只是基于理论设计的合成条件，直接探讨合成条应用性能的关系，而不是通过有效的表征手段对分子结构进行准确的描述察分子结构与应用性能的关系。这就忽略了合成工艺参数对分子结构的影响.2.3 聚羧酸系减水剂的吸附分散性能研究国内外针对 PCE 分子结构参数对吸附分散性能的研究很多，大多数评价都是水泥净浆或砂浆的流变性、凝结时间和硬化后强度性质，然后通过应能的反馈对其作用机理进行推敲[36-39]。国内针对于 PCE 吸附性能的研究报多，一般通过调控单体的比例来探究不同分子结构的 PCE 对吸附性能影响有些学者研究体系中其它掺杂组分对吸附性能的影响[40, 41]；国外一些学者研究 PCE 不同分子结构对吸附性能的影响，提出相应的吸附机理[42-44]。目遍认同的吸附分散作用机理过程如图 1-4 所示。
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1 李明;不同支链密度梳状AA-IPEG共聚物的制备及其吸附分散性能研究[D];武汉理工大学;2018年
本文编号：2778311
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