聚羧酸Y型大单体及其混凝土减水剂的合成研究
发布时间：2021-06-12 04:57
聚羧酸减水剂具有低掺量、高减水率、高分散性、高保坍性和分子结构可设计性强等优点,被广泛应用于混凝土建材中。随着混凝土行业的发展,为了提高混凝土的性能,开发新的聚羧酸减水剂具有重要意义。目前应用的聚羧酸大多是线性侧链的结构,虽然该类结构有着分散性好、保坍性强等优势,但是存在被跨国企业发明专利“卡脖子”和分散性能难以进一步提升等局限。因此,本文通过分子结构设计合成了一种Y型结构大单体（Y-PEG）,深入研究了其合成工艺和优化参数,初步探索了基于该大单体的Y型侧链聚羧酸减水剂（Y-PCE）的合成。首先以甲基烯丙基聚氧乙烯醚（HPEG）和丙三酸（TA）为原料通过第一步酯化反应合成得到Y型中间体（m Y-PEG）,探究了反应时间、反应温度、催化剂用量和反应物用量等因素对Y型中间体酯化产率的影响。得到了该酯化反应的优化条件:反应温度115℃,反应时间6 h,n（TA）/n（HPEG）=3,催化剂用量为反应物质量的2%。在优化条件下,Y型中间体的酯化产率可以达到89.3%。以水和二氯甲烷作为溶剂和萃取剂对Y型中间体进行分离提纯,除去了Y型中间体中的丙三酸,再用反萃取除去Y型中间体中含有的少量二氯甲烷...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
木质素分子的结构式[21]
第一章绪论9产生的位阻斥力越大，越有利于水泥粒子的分散[58-60]。但并不是侧链越长，聚羧酸分子在水泥粒子上的吸附层就越厚，聚羧酸侧链长度增加到一定程度，聚乙二醇侧链会逐渐缠绕在一起，再增加侧链的厚度也不会增加吸附层的厚度。聚羧酸减水剂在水泥体系的静电作用比空间位阻作用要小的多，所以空间位阻作用是聚羧酸在水泥体系起分散作用的主要因素[61,62]。（3）水化膜作用静电斥力和空间位阻作用这两个较为经典的理论能够解释聚羧酸减水剂的大部分现象，并被大家认可。但也有学者提出水化膜作用机理，聚羧酸分子上含有大量的极性基团，在水泥溶液中，这些极性基团会与水分子形成氢键，使水泥颗粒表面结合更多的水分。水泥颗粒表面从而会形成一层水化膜，这层水化膜会破坏水泥颗粒的絮凝结构，从而起到分散水泥的作用[63,64]。图1-7聚羧酸减水剂的分散作用机理图[50]Fig.1-7DispersionmechanismofPCE1.2.4聚羧酸减水剂存在的问题聚羧酸减水剂的优异性能使其不断朝着简易、经济、低能耗和环保等方向发展。但是在实际应用中，随着人们对聚羧酸的了解不断加深，发现聚羧酸减水剂也存在着较多的问题[65]。（1）“卡脖子”问题目前国内使用最多的几种聚羧酸由HPEG、TPEG和MPEGAA等大单体为原料合成的，但是日本触媒公司早已对这几类大单体及其相关的聚羧酸进行了专利保护。在
?（2）泥土耐受性砂石是混凝土生产中必不可少的原料，砂石需求量逐年增大[69]。近年来，随着砂石使用量增加，原始砂石慢慢开始枯竭，机制砂成了原始砂石的一种重要替代方法。但机制砂含泥量较高，泥土对聚羧酸减水剂的性能有很大的影响，当泥含量达到水泥用量15%时，聚羧酸减水剂会完全失去分散作用[70-74]。蒙脱石是由两个四面体硅酸盐层堆叠成八面体铝酸盐层，泥土中的蒙脱土等成分对聚羧酸性能有极大影响，在水泥和混凝土的拌和过程中，聚羧酸减水剂的聚乙二醇侧链会通过化学吸附的方式插入到蒙脱土的层间，吸附机理如图1-8所示[75]。聚羧酸分子在蒙脱土上的吸附量特别大，使聚羧酸减水剂对水泥和混凝土基本无分散作用。泥土耐受性问题制约了聚羧酸减水剂的发展与应用。图1-8聚羧酸分子在蒙脱土吸附图[75]Fig.1-8AdsorptionofPCEonmontmorilloniteparticles（3）与其他减水剂的相容性为了提高混凝土各方面性能，实际应用中通常会将不同的减水剂复配使用。木质素磺酸盐类减水剂、脂肪族类减水剂和萘系减水剂等可以复配使用，在实际应用中能发挥较好的性能。但聚羧酸减水剂由于结构原因，具有较强的敏感性，在使用过程中会对复配组分具有较强的要求，与很多减水剂都不能复配使用，其与萘系减水剂更是“水火不
【参考文献】：
期刊论文
[1]酰胺基改性聚羧酸减水剂性能研究[J]. 冯蕾,王义廷,温小栋. 混凝土. 2018(08)
[2]季铵盐型聚羧酸类减水剂的合成和在水泥中的应用研究[J]. 夏应贵,刘平,张家如,丁益,程从亮. 安徽化工. 2018(01)
[3]聚羧酸系减水剂在混凝土中应用存在的典型问题及其解决措施[J]. 孙振平,水亮亮,杨海静,胡匡艺,吴乐林,唐晓博,孙远松,杨旭,冀言亮. 混凝土世界. 2017(09)
[4]港珠澳大桥承台后浇孔混凝土抗渗性能研究[J]. 荣国城,陈儒发,谭昱,高礼雄. 公路. 2015(10)
[5]石膏与聚羧酸对C3A水化进程及产物组成的影响[J]. 赵芬娜,邓最亮,郑柏存,冯中军. 武汉理工大学学报. 2013(04)
[6]泥对掺聚羧酸减水剂的水泥浆体分散性的影响[J]. 李有光,李苑,万煜,邓成,王智,钱觉时. 重庆大学学报. 2012(01)
[7]聚羧酸系高性能减水剂的研究现状及发展趋势[J]. 缪昌文,冉千平,洪锦祥,徐静,周栋梁. 中国材料进展. 2009(11)
[8]聚羧酸系减水剂与其他减水剂复配性能的研究[J]. 孙振平,蒋正武,王建东,张冠伦,何伟卿,谢小江. 建筑材料学报. 2008(05)
[9]青藏铁路多年冻土区桩基础施工中的混凝土温度控制问题[J]. 马辉,廖小平,赖远明. 冰川冻土. 2005(02)
[10]丙烯酸系减水剂在水工混凝土中的应用[J]. 廖国胜,马保国. 混凝土. 2004(09)
博士论文
[1]聚羧酸系减水剂的分子结构与应用性能关系及作用机理研究[D]. 彭雄义.华南理工大学 2011
[2]新型聚羧酸系减水剂的合成及其性能研究[D]. 李崇智.清华大学 2004
硕士论文
[1]超支化聚羧酸减水剂的研制[D]. 雷强.中国矿业大学 2017
[2]超支化聚（胺—酯）为核的星型聚羧酸系减水剂的合成及性能研究[D]. 徐磊.济南大学 2011
[3]新型酰胺多胺聚羧酸减水剂的制备与性能[D]. 赵樑.北京工业大学 2009
本文编号：3225992
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
木质素分子的结构式[21]
第一章绪论9产生的位阻斥力越大，越有利于水泥粒子的分散[58-60]。但并不是侧链越长，聚羧酸分子在水泥粒子上的吸附层就越厚，聚羧酸侧链长度增加到一定程度，聚乙二醇侧链会逐渐缠绕在一起，再增加侧链的厚度也不会增加吸附层的厚度。聚羧酸减水剂在水泥体系的静电作用比空间位阻作用要小的多，所以空间位阻作用是聚羧酸在水泥体系起分散作用的主要因素[61,62]。（3）水化膜作用静电斥力和空间位阻作用这两个较为经典的理论能够解释聚羧酸减水剂的大部分现象，并被大家认可。但也有学者提出水化膜作用机理，聚羧酸分子上含有大量的极性基团，在水泥溶液中，这些极性基团会与水分子形成氢键，使水泥颗粒表面结合更多的水分。水泥颗粒表面从而会形成一层水化膜，这层水化膜会破坏水泥颗粒的絮凝结构，从而起到分散水泥的作用[63,64]。图1-7聚羧酸减水剂的分散作用机理图[50]Fig.1-7DispersionmechanismofPCE1.2.4聚羧酸减水剂存在的问题聚羧酸减水剂的优异性能使其不断朝着简易、经济、低能耗和环保等方向发展。但是在实际应用中，随着人们对聚羧酸的了解不断加深，发现聚羧酸减水剂也存在着较多的问题[65]。（1）“卡脖子”问题目前国内使用最多的几种聚羧酸由HPEG、TPEG和MPEGAA等大单体为原料合成的，但是日本触媒公司早已对这几类大单体及其相关的聚羧酸进行了专利保护。在
?（2）泥土耐受性砂石是混凝土生产中必不可少的原料，砂石需求量逐年增大[69]。近年来，随着砂石使用量增加，原始砂石慢慢开始枯竭，机制砂成了原始砂石的一种重要替代方法。但机制砂含泥量较高，泥土对聚羧酸减水剂的性能有很大的影响，当泥含量达到水泥用量15%时，聚羧酸减水剂会完全失去分散作用[70-74]。蒙脱石是由两个四面体硅酸盐层堆叠成八面体铝酸盐层，泥土中的蒙脱土等成分对聚羧酸性能有极大影响，在水泥和混凝土的拌和过程中，聚羧酸减水剂的聚乙二醇侧链会通过化学吸附的方式插入到蒙脱土的层间，吸附机理如图1-8所示[75]。聚羧酸分子在蒙脱土上的吸附量特别大，使聚羧酸减水剂对水泥和混凝土基本无分散作用。泥土耐受性问题制约了聚羧酸减水剂的发展与应用。图1-8聚羧酸分子在蒙脱土吸附图[75]Fig.1-8AdsorptionofPCEonmontmorilloniteparticles（3）与其他减水剂的相容性为了提高混凝土各方面性能，实际应用中通常会将不同的减水剂复配使用。木质素磺酸盐类减水剂、脂肪族类减水剂和萘系减水剂等可以复配使用，在实际应用中能发挥较好的性能。但聚羧酸减水剂由于结构原因，具有较强的敏感性，在使用过程中会对复配组分具有较强的要求，与很多减水剂都不能复配使用，其与萘系减水剂更是“水火不
【参考文献】：
期刊论文
[1]酰胺基改性聚羧酸减水剂性能研究[J]. 冯蕾,王义廷,温小栋. 混凝土. 2018(08)
[2]季铵盐型聚羧酸类减水剂的合成和在水泥中的应用研究[J]. 夏应贵,刘平,张家如,丁益,程从亮. 安徽化工. 2018(01)
[3]聚羧酸系减水剂在混凝土中应用存在的典型问题及其解决措施[J]. 孙振平,水亮亮,杨海静,胡匡艺,吴乐林,唐晓博,孙远松,杨旭,冀言亮. 混凝土世界. 2017(09)
[4]港珠澳大桥承台后浇孔混凝土抗渗性能研究[J]. 荣国城,陈儒发,谭昱,高礼雄. 公路. 2015(10)
[5]石膏与聚羧酸对C3A水化进程及产物组成的影响[J]. 赵芬娜,邓最亮,郑柏存,冯中军. 武汉理工大学学报. 2013(04)
[6]泥对掺聚羧酸减水剂的水泥浆体分散性的影响[J]. 李有光,李苑,万煜,邓成,王智,钱觉时. 重庆大学学报. 2012(01)
[7]聚羧酸系高性能减水剂的研究现状及发展趋势[J]. 缪昌文,冉千平,洪锦祥,徐静,周栋梁. 中国材料进展. 2009(11)
[8]聚羧酸系减水剂与其他减水剂复配性能的研究[J]. 孙振平,蒋正武,王建东,张冠伦,何伟卿,谢小江. 建筑材料学报. 2008(05)
[9]青藏铁路多年冻土区桩基础施工中的混凝土温度控制问题[J]. 马辉,廖小平,赖远明. 冰川冻土. 2005(02)
[10]丙烯酸系减水剂在水工混凝土中的应用[J]. 廖国胜,马保国. 混凝土. 2004(09)
博士论文
[1]聚羧酸系减水剂的分子结构与应用性能关系及作用机理研究[D]. 彭雄义.华南理工大学 2011
[2]新型聚羧酸系减水剂的合成及其性能研究[D]. 李崇智.清华大学 2004
硕士论文
[1]超支化聚羧酸减水剂的研制[D]. 雷强.中国矿业大学 2017
[2]超支化聚（胺—酯）为核的星型聚羧酸系减水剂的合成及性能研究[D]. 徐磊.济南大学 2011
[3]新型酰胺多胺聚羧酸减水剂的制备与性能[D]. 赵樑.北京工业大学 2009
本文编号：3225992
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3225992.html
