聚羧酸减水剂的合成和性能研究
发布时间：2021-01-02 07:52
随着社会经济和建筑工业的发展,人们对高性能混凝土的需求不断提高。因此,开发高性能混凝土、提高混凝土的施工性能和机械性能,成为新形势下的研究热点。减水剂作为应用最广的混凝土外加剂,能提高新拌混凝土的流动性、增强凝结后混凝土的机械强度,逐渐成为了科学家们的研究重点。聚羧酸减水剂（PCE）是一种新兴的高性能混凝土外加剂,具有掺量低、减水率高、保坍性好等优点,受到了广泛的关注。而传统工业PCE的合成受机理方面的限制,反应温度普遍偏高,通常为50-80oC,存在合成工艺复杂、成本高、能耗大等问题。本课题主要在低温下合成了PCE,研究了不同反应条件对PCE性能的影响;采用新型工艺方法在绝热的条件下制备出性能优良的PCE;同时,本研究制备了一系列结构改性PCE,改善了传统PCE引气性低、分散保持性较差等缺点。具体研究结果如下:（1）异戊烯醇聚氧乙烯醚（TPEG）、丙烯酸（AA）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS）作为反应单体,以过硫酸铵-抗坏血酸（APS-Vc）作为氧化还原引发体系,以巯基乙酸（TGA）为链转移剂,采用自由基聚合的合成方法常温制备了高性能PCE,通过单因素实验和响应面实验确定了PCE的最佳合...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PCE静电斥力分散作用机理图
聚羧酸减水剂的合成和性能研究14图1-6PCE空间位阻分散作用机理图Fig.1-6TheschematicdiagramofspacerepulsionscatteredmechanismofPCE如图1-6所示，在水泥水化过程中，PCE在水泥颗粒、水泥颗粒水化产物上进行吸附，产生吸附层，并且随着时间的增加，吸附层的厚度会逐渐增加，吸附层上的聚合物分子使水泥颗粒分子之间形成了巨大的排斥力，这种排斥力就是空间位阻作用。这种作用的大小不仅与聚合物的分子量相关，还与其结构相关。PCE有着特殊的梳型结构，一端与水泥颗粒接触，一端与溶剂接触，由于PCE分子的存在会一定程度上降低水泥颗粒的电负性，降低其静电斥力作用，因此颗粒之间的空间位阻作用强于静电斥力作用。K.Yoshioka等[33]通过设计聚羧酸分子结构，研究了不同体系的静电斥力作用、空间位阻作用和范德华力势能，发现空间位阻作用起主导作用。然而冉千平等研究发现，部分短侧链PCE也显示出良好的分散性能，这是因为其主链上阴离子基团含量较高，产生的静电斥力作用不能完全忽略，这说明静电斥力和空间位阻作用是相辅相成的。理论上侧链长度越长，空间位阻作用越强，但侧链长度超过了一定程度之后，由于其分子形态会发生蜷曲，空间位阻作用无法增强。综上所述，PCE在水泥体系中的分散作用必须考虑多种作用机理，即空间位阻和静电斥力共同作用。1.3.6水泥水化作用机理的研究为了更好地研究PCE对水泥水化作用的影响，首先要了解水泥与水反应的过程。水泥与水接触后逐渐从无水状态转变为有水状态，在凝结初期逐渐形成
青岛科技大学研究生学位论文31表2-5水泥净浆流动度测试结果Table2-5Cementslurryflowtestresults组数净浆流动度(mm)组数净浆流动度(mm)组数净浆流动度(mm)12331121421245223412220222253226132192321942351422824237522115230252436219162252621772341723327241823218237282359232192242922810239202232.3.7.2响应面实验优化结果图2-8是对水泥的净浆流动度的实验值和回归方程的预测值对比图，由图所示，实验值较均匀分布在直线上下两侧，可以说明通过响应面实验法来改变各反应物、引发剂和链转移剂的配比进行实验，得到的回归方程证明了实验设计有一定可行性。图2-8水泥净浆流动度的实验值和模拟预测值对比图Fig.2-8Comparsionbetweenpredictedandobservedoforiginalfluidity
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型低温早强型聚羧酸减水剂的性能研究[J]. 赵龙,徐荣平,卢祎,靳丽娜,朱卫华. 新型建筑材料. 2019(07)
[2]玉米秸秆糖醇黑液化学改性制备木质素基减水剂的研究[J]. 张坤,张莎莎,王晓俊,薛冬桦,左小明. 化工新型材料. 2017(06)
[3]滴加工艺对聚羧酸减水剂分子构象及其性能的影响[J]. 范艳层,张宁,郝挺宇,王国方. 新型建筑材料. 2016(04)
[4]早强型聚羧酸减水剂LZ-11的合成及其在混凝土中的应用研究[J]. 李芳,杨秀芳,杨顺荣,黄永毅,廖毅坚,康净鑫. 福建建材. 2015(11)
[5]缓释型聚羧酸减水剂的合成及性能优化[J]. 史鹏飞,邹华侨,李志坤. 重庆建筑. 2015(07)
[6]缓释型聚羧酸减水剂的合成及性能研究[J]. 曹登云,李双喜,朱永斌. 广东化工. 2015(11)
[7]梳状聚羧酸减水剂主链长度对水泥浆体分散性能的影响[J]. 王秀梅,冉千平,杨勇,孙贤敏. 新型建筑材料. 2014(09)
[8]常温合成聚羧酸减水剂工艺的理论研究[J]. 王浩,逄建军,叶冉冉,张力冉,王栋民. 商品混凝土. 2014(05)
[9]梳形结构聚羧酸系减水剂主链长度对性能的影响[J]. 王子明,卢子臣,路芳,刘晓,李慧群. 硅酸盐学报. 2013(11)
[10]新型酰胺结构聚羧酸高性能减水剂的制备与表征[J]. 刘晓,王子明,朱洁,李方忠,李慧群. 硅酸盐学报. 2013(08)
硕士论文
[1]硫酸盐影响聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的机理研究[D]. 万煜.重庆大学 2011
本文编号：2952964
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PCE静电斥力分散作用机理图
聚羧酸减水剂的合成和性能研究14图1-6PCE空间位阻分散作用机理图Fig.1-6TheschematicdiagramofspacerepulsionscatteredmechanismofPCE如图1-6所示，在水泥水化过程中，PCE在水泥颗粒、水泥颗粒水化产物上进行吸附，产生吸附层，并且随着时间的增加，吸附层的厚度会逐渐增加，吸附层上的聚合物分子使水泥颗粒分子之间形成了巨大的排斥力，这种排斥力就是空间位阻作用。这种作用的大小不仅与聚合物的分子量相关，还与其结构相关。PCE有着特殊的梳型结构，一端与水泥颗粒接触，一端与溶剂接触，由于PCE分子的存在会一定程度上降低水泥颗粒的电负性，降低其静电斥力作用，因此颗粒之间的空间位阻作用强于静电斥力作用。K.Yoshioka等[33]通过设计聚羧酸分子结构，研究了不同体系的静电斥力作用、空间位阻作用和范德华力势能，发现空间位阻作用起主导作用。然而冉千平等研究发现，部分短侧链PCE也显示出良好的分散性能，这是因为其主链上阴离子基团含量较高，产生的静电斥力作用不能完全忽略，这说明静电斥力和空间位阻作用是相辅相成的。理论上侧链长度越长，空间位阻作用越强，但侧链长度超过了一定程度之后，由于其分子形态会发生蜷曲，空间位阻作用无法增强。综上所述，PCE在水泥体系中的分散作用必须考虑多种作用机理，即空间位阻和静电斥力共同作用。1.3.6水泥水化作用机理的研究为了更好地研究PCE对水泥水化作用的影响，首先要了解水泥与水反应的过程。水泥与水接触后逐渐从无水状态转变为有水状态，在凝结初期逐渐形成
青岛科技大学研究生学位论文31表2-5水泥净浆流动度测试结果Table2-5Cementslurryflowtestresults组数净浆流动度(mm)组数净浆流动度(mm)组数净浆流动度(mm)12331121421245223412220222253226132192321942351422824237522115230252436219162252621772341723327241823218237282359232192242922810239202232.3.7.2响应面实验优化结果图2-8是对水泥的净浆流动度的实验值和回归方程的预测值对比图，由图所示，实验值较均匀分布在直线上下两侧，可以说明通过响应面实验法来改变各反应物、引发剂和链转移剂的配比进行实验，得到的回归方程证明了实验设计有一定可行性。图2-8水泥净浆流动度的实验值和模拟预测值对比图Fig.2-8Comparsionbetweenpredictedandobservedoforiginalfluidity
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型低温早强型聚羧酸减水剂的性能研究[J]. 赵龙,徐荣平,卢祎,靳丽娜,朱卫华. 新型建筑材料. 2019(07)
[2]玉米秸秆糖醇黑液化学改性制备木质素基减水剂的研究[J]. 张坤,张莎莎,王晓俊,薛冬桦,左小明. 化工新型材料. 2017(06)
[3]滴加工艺对聚羧酸减水剂分子构象及其性能的影响[J]. 范艳层,张宁,郝挺宇,王国方. 新型建筑材料. 2016(04)
[4]早强型聚羧酸减水剂LZ-11的合成及其在混凝土中的应用研究[J]. 李芳,杨秀芳,杨顺荣,黄永毅,廖毅坚,康净鑫. 福建建材. 2015(11)
[5]缓释型聚羧酸减水剂的合成及性能优化[J]. 史鹏飞,邹华侨,李志坤. 重庆建筑. 2015(07)
[6]缓释型聚羧酸减水剂的合成及性能研究[J]. 曹登云,李双喜,朱永斌. 广东化工. 2015(11)
[7]梳状聚羧酸减水剂主链长度对水泥浆体分散性能的影响[J]. 王秀梅,冉千平,杨勇,孙贤敏. 新型建筑材料. 2014(09)
[8]常温合成聚羧酸减水剂工艺的理论研究[J]. 王浩,逄建军,叶冉冉,张力冉,王栋民. 商品混凝土. 2014(05)
[9]梳形结构聚羧酸系减水剂主链长度对性能的影响[J]. 王子明,卢子臣,路芳,刘晓,李慧群. 硅酸盐学报. 2013(11)
[10]新型酰胺结构聚羧酸高性能减水剂的制备与表征[J]. 刘晓,王子明,朱洁,李方忠,李慧群. 硅酸盐学报. 2013(08)
硕士论文
[1]硫酸盐影响聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的机理研究[D]. 万煜.重庆大学 2011
本文编号：2952964
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