两种聚醚大单体与丙烯酸反应竞聚率的测定与分析

发布时间：2020-07-10 09:17

【摘要】：聚羧酸减水剂(PCEs)被称为第三代高性能减水剂,常被应用于建筑工程的各个领域,具有性能优良环境友好等优点。随着聚羧酸减水剂产业的快速发展,其主要原材料聚醚型大单体的产量和应用都呈现不断上升的趋势。但由于缺少聚醚型减水剂共聚单体的竞聚率等基本数据,在生产过程中只能依靠不断的探索性实验优化减水剂的性能。为了更好的进行生产实践,需要研究不同的醚类大单体与同一小单体发生共聚反应时的反应活性。本文进行的研究内容如下:(1)竞聚率是共聚体系中单体进入共聚物本领的大小,通过竞聚率的大小可以直观的分析单体的共聚行为,为生产实践做出指导。常用的计算竞聚率的方法包括FR法、YBR法和K-T法,数据结果表明FR法计算结果误差较大,可采用YBR法和K-T法计算结果的平均值作为最终结果;(2)选取常见的两种醚类大单体乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚(EPEG)和异戊烯醇聚乙二醇醚(TPEG)分别与小单体丙烯酸(AA)在适宜的条件下进行共聚反应,控制聚合反应转化率低于15%,通过凝胶渗透色谱和红外光谱对合成的样品进行表征,通过FR法、YBR法和K-T法求取竞聚率,分析计算结果得出竞聚率为r_1(EPEG)=0.00381,r_2(AA)=1.43366;r_1(TPEG)=0.00610,r_2(AA)=3.27080;(3)计算结果表明两种大单体基本都不发生均聚,小单体AA的均聚倾向要强于两种大单体,而通过绘制共聚体系EPEG-AA和TPEG-AA的共聚曲线,我们可以发现两种共聚都是非理想共聚,共聚曲线位于理想共聚曲线的下方,与理想共聚曲线没有交点,即共聚物的组成随转化率的变化而变化;(4)比较两种醚类大单体活性,发现EPEG聚合活性明显大于TPEG单体,也就是在相同条件下的共聚体系中,EPEG与小单体AA共聚的能力要比TPEG与小单体AA共聚能力强,而在不同条件下,EPEG与AA聚合反应所需的时间更短;(5)以单体配比为2:8的比例合成了自制减水剂EPEG-AA-PCEs和TPEG-AA-PCEs,对减水剂样品进行了匀质性测试和混凝土的性能测试,包括混凝土坍落度测试、含气量测试、凝结时间测试以及混凝土强度测试。测试结果表明自制PCEs在各方面均表现优异,说明自制PCEs的性能符合了市售减水剂的性能标准。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU528.042.2;O631.5
【图文】：

绪论5图1.3 均聚链和各种共聚类型的实例Fig 1.3 Examples of a homopolymer chain and various copolymer types因此，清晰的区别共聚物的类型是非常重要的，为了解共聚物的单体聚合活性，链段分布及共聚物的类型等引入竞聚率的概念。竞聚率是基于自由基共聚加成而提出的概念[49]，是单体均聚和共聚反应链增长的速率之比，通过竞聚率可直观的分析大单体与小单体的共聚倾向，以及共聚单体进入共聚物的本领[50]。而两元单体（以M1、M2代表）共聚时链增长反应只有以下四种： 11111MMMk 12212MMMk 21121MMMk 22222MMMk 其中，k代表反应速率常数，根据竞聚率的定义，则通常以r1代表单体M1的竞聚率，r2代表单体M2的竞聚率，则有：12111kkr 21222kkr 根据r的定义我们可以通过r的大小来判断单体的共聚行为（以r1为例）：若r1=0时

14a）反应前的GPC图谱 b）反应后的GPC图谱图3.1 聚合反应发生前后的凝胶渗透色谱Figure 3.1 Gel permeation chromatography before and after polymerization由上两图可得，聚合反应一段时间后，除在38.550 min处有响应峰外，在28.233min处又有响应峰，说明聚合反应合成共聚物，且转化率为12.24%，符合转化率低于15%的要求。3.2.2 聚合物的 FTIR 表征采用红外光谱对实验所得样品进行表征，分析所得FTIR谱图3.2，并参照红外光谱分析表进行分析。图3.2 EPEG-AA样品的红外表征Figure 3.2 FTIR Analysis of EPEG-AA samples分析图谱可知在3451 cm-1处存在一明显的宽峰，应为-OH的伸缩振动吸收峰；在2888.90 cm-1处存在一强峰

a）反应前的GPC图谱 b）反应后的GPC图谱图3.1 聚合反应发生前后的凝胶渗透色谱Figure 3.1 Gel permeation chromatography before and after polymerization由上两图可得，聚合反应一段时间后，除在38.550 min处有响应峰外，在2处又有响应峰，说明聚合反应合成共聚物，且转化率为12.24%，符合转化率的要求。 聚合物的 FTIR 表征采用红外光谱对实验所得样品进行表征，分析所得FTIR谱图3.2，并参照红析表进行分析。

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本文编号：2748723