三种氧化还原引发体系合成聚羧酸减水剂研究

发布时间：2019-06-11 01:27

【摘要】：聚羧酸高效减水剂(PCA)具有高减水、绿色环保等特点,是当今最重要的混凝土外加剂,引发体系会对聚羧酸减水剂的结构与性能产生明显影响。本论文采用三种氧化还原引发体系,以丙烯酸和聚醚大单体为原料两元共聚进行PCA合成研究,并在此基础上引入含氰基、或者酯基的第三单体进行PCA改性合成研究。分别以双氧水(H2O2)/抗坏血酸(ASA)、过氧化叔丁醇(TBHP)/次硫酸氢钠甲醛(SFS)、铈盐(OCe)/氨基酸类(RAm)为三种引发体系,以丙烯酸(AA)和异戊烯醇聚氧乙烯醚2400(TPEG2400)为共聚单体,通过正交试验优化三种引发体系引发合成PCA的制备条件。H2O2/ASA的优化制备条件为:双氧水用量为总反应单体质量的0.1%,n(H2O2):n(ASA)=4:1,温度为45℃;TBHP/SFS的优化制备条件为:过氧化叔丁醇用量为总反应单体质量的0.18%,n(TBHP):n(SFS)=1:1,温度为25℃;OCe/RAm的优化制备条件为:OCe用量为总反应单体质量的1.2%,RAm为总反应单体质量的0.5%,温度为60℃。H2O2/ASA引发合成PCA,聚合反应温度为45℃。TPEG2400合成的样品PCA(Ⅰ-TPEG2400),在折固掺量为0.12%时,初始水泥净浆流动度为302mm,2h后流动度为196mm,流动损失为35.1%,分散保持性能优异;GPC测试结果表明,PCA(Ⅰ-TPEG2400)的Mw可达5.7×104,Mw/Mn可达1.2,分子量分布窄;压汞仪测得掺PCA(Ⅰ-TPEG2400)的水泥净浆1d试块孔隙率为24.39%,有利于其混凝土强度得提高;SEM观察其1d龄期水泥试块,结果表明水泥水化产物的密实度好,对混凝土强度的发展有利;PCA(Ⅰ-TPEG2400)促进水泥胶砂早期强度快速增长,水泥胶砂1d和3d的抗压强度分别达到15.6MPa、42.1MPa。H2O2/ASA引发AA,分别与TPEG2400、HPEG2400、TPEG4000、HPEG4000四种大单体共聚合成的PCA(Ⅰ-TPEG2400)、PCA(Ⅰ-HPEG2400)、PCA(Ⅰ-TPEG4000)、PCA(Ⅰ-HPEG4000),在折固掺量为0.12%时,水泥净浆流动度均在210mm以上,表明H2O2/ASA对四种大单体皆具有较好的适应性。TBHP/SFS引发合成PCA,聚合反应温度为25℃,实现了在室温条件下合成PCA。TPEG2400合成的样品PCA(Ⅱ-TPEG2400),在折固掺量为0.12%时,初始水泥净浆流动度为315mm,2h后流动度降至110mm,初始分散性能较好,但保持性一般;GPC测试结果表明,PCA(Ⅱ-TPEG2400)的Mw达到4.8×104,Mw/Mn达到1.1,分子量分布更窄;压汞仪测试的PCA(Ⅱ-TPEG2400)的水泥净浆1d试块,其孔隙率为26.09%;SEM观察其1d龄期水泥试块,发现水泥水化产物密实度良好;水泥胶砂1d和3d的抗压强度分别为14.9MPa、40.6MPa,早期强度增长不及H2O2/ASA引发体系。OCe/RAm引发合成属于超支化合成PCA,聚合反应温度为60℃。TPEG2400合成的样品PCA(Ⅲ-TPEG2400),在折固掺量为0.12%时,水泥初始净浆流动度为185mm,0.5h后流动度100mm,流动度及其保持性均不及H2O2/ASA和TBHP/SFS引发体系;GPC测试结果表明,PCA(Ⅲ-TPEG2400)的Mw可达2.1×104,Mw/Mn可达2.0,分子量分布较宽;压汞仪测得的PCA水泥净浆1d试块孔隙率为28.73%;SEM观察掺加PCA(Ⅲ-TPEG2400)的1d龄期水泥试块,表明水泥水化产物结构较为疏松;水泥胶砂1d和3d的抗压强度分别为12.2MPa、37.5MPa,早期强度增长不及TBHP/SFS引发体系。比较上述三种引发体系合成的PCA,总体而言以H2O2/ASA引发体系最佳。因此,采用H2O2/ASA引发体系,分别采用丙烯腈、丙烯酸羟乙酯、马来酸二甲酯等作为改性单体,与丙烯酸和TPEG2400三元共聚,进行了PCA的改性合成研究。马来酸二甲酯改性的聚羧酸减水剂,在折固掺量为0.20%时,新拌混凝土减水率可达34.80%,且混凝土1h坍落度增长了2.22%。
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【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU528.042.2

【参考文献】