抗泥型聚羧酸盐减水剂的制备及性能研究

发布时间：2018-05-29 05:12

本文选题：聚羧酸盐减水剂 + 聚乙二醇　；参考：《陕西科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：聚羧酸盐减水剂因具备低掺量、高减水率、可控的分子结构、环境友好等优势,成为混凝土领域使用宽泛的新一代减水剂。但随着混凝土产业的迅猛发展,聚羧酸盐减水剂在应用方面存在的问题也逐渐突出,其中砂石中粘土的存在制约着聚羧酸盐减水剂的大规模使用。本文从聚羧酸盐减水剂分子结构出发,首先以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为主原料,分别与氯化苄、正溴丁烷、1,3-丙基磺内酯通过季铵化反应,合成DM-BC、DM-BB、DMAPS三种功能单体。再将三者分别与甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸共同为单体,巯基乙酸为链转移剂,抗坏血酸/过氧化氢为引发剂制备三种对蒙脱土敏感性较低的聚羧酸盐减水剂—DM-BC减水剂、DM-BB减水剂、DMAPS减水剂。利用红外光谱、核磁共振氢谱表征功能单体及聚合物分子结构,均表明是目标产物。通过平均分子质量分布、热学性能、净浆流动度等检测手段分析,聚合物的平均分子质量分布在3~4万,热分解温度高,耐热性良好,具有一定的表面活性。当抗泥型减水剂与普通聚羧酸盐减水剂(PCE)对水泥浆料的分散性能相当时,抗泥型减水剂在蒙脱土含量为1%及1.5%时对其抵抗效果较佳,而当蒙脱土掺量为2%时,抵抗作用不明显,并且引入阳离子功能单体(DM-BC、DM-BB)的效果比引入两性功能单体(DMAPS)的效果更好。采用X射线衍射、红外光谱、热重等探究了三种减水剂与蒙脱土的作用机理。结果发现经多次冲洗吸附聚羧酸盐减水剂的蒙脱土后仍然可以观察到减水剂特征官能团,并且其热重损失率比未吸附减水剂的蒙脱土多8%左右,这表明减水剂的确插入蒙脱土层间;此外,四种聚羧酸盐减水剂和蒙脱土作用之后均存在插层吸附,但是对比普通聚羧酸盐减水剂,吸附抗泥型减水剂的蒙脱土面衍射峰均向高角度方向移动,层间距均减少0.06 nm左右。采用总有机碳分析减水剂在水泥及蒙脱土表面的吸附量。等温吸附实验发现,普通减水剂在蒙脱土上的饱和吸附量为58.843 mg/g,是在水泥表面的饱和吸附量23.919 mg/g的2.5倍左右,并且三种抗泥型减水剂在蒙脱土表面的吸附量分别为36.651 mg/g、45.794 mg/g及55.183 mg/g,均小于普通减水剂在蒙脱土表面的吸附量58.843 mg/g。动力学吸附实验表明,不同减水剂在水泥和蒙脱土表面的吸附速率曲线可以用准一级吸附速率方程来描述,普通减水剂在蒙脱土上的饱和吸附量32.469 mg/g是在水泥表面的饱和吸附量14.946 mg/g的2.3倍左右。通过吸附膜厚度测试发现,合成的四种长侧链减水剂在水泥上的吸附膜厚度基本维持在2 nm左右,对比短侧链萘系减水剂可推测长侧链聚羧酸盐减水剂可能以“平躺”的方式吸附在水泥表面;而合成的抗泥型聚羧酸盐减水剂在蒙脱土上的吸附膜厚度大于普通聚羧酸盐减水剂,从侧面说明抗泥型聚羧酸盐减水剂不易插入蒙脱土层间。通过流变测试结果发现,当添加蒙脱土之后,水泥浆料体系粘度增大,而抗泥型减水剂的加入可以减弱蒙脱土对水泥浆体的负效应,降低含蒙脱土水泥浆料的粘度。从复配牺牲剂的角度出发,以聚乙二醇(PEG)作为泥土吸附剂,研究其与聚羧酸盐减水剂(PCE)复配后对蒙脱土的抵抗作用,并确定最佳掺量和分子量;通过红外光谱、X射线衍射、总有机碳等测试,研究了PEG抑制蒙脱土对PCE影响的作用机理。结果表明:当在体系中加入PEG后,水泥净浆流动度有大幅度提高,当PEG分子量为1000、掺量为水泥质量的0.1%,以先于PCE的方式掺入时,抑制蒙脱土对PCE影响的效果最佳,水泥净浆流动度初始可提高40 mm,1 h后可提高140 mm。PEG抑制蒙脱土对PCE的负效应的原因分别是:PEG可优先进入蒙脱土层间;PEG能够降低蒙脱土对PCE的吸附,其吸附量由不掺PEG的46.52 mg/g降到37.15mg/g;PEG能够抑制蒙脱土的吸水膨胀性,其膨胀容由11 mL/g降到8 mL/g。
[Abstract]:A new type of water reducing agent , DM - BC , DM - BB and DMAPS , was prepared by means of X - ray diffraction , IR and TG . The effect of PEG on PCE was studied by means of IR , X - ray diffraction and total organic carbon .
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU528.042.2

【参考文献】