羧酸酯水解速率对缓释型聚羧酸超塑化剂分散性能的影响EI北大核心CSCD

为研究羧酸酯单体对缓释型聚羧酸超塑化剂(PCE)缓释及其分散性能的影响,首先系统测定了不同结构的羧酸酯单体在pH=12.0的氢氧化钠溶液中水解率随反应时间的变化趋势,通过线性拟合得到羧酸酯的水解反应速率常数。以不同结构的不饱和羧酸酯作为功能单体制备缓释型聚羧酸超塑化剂,测定掺加缓释型聚羧酸超塑化剂水泥净浆流动度随时间的变化趋势。分析了羧酸酯的水解速率对超塑化剂的分散及缓释效果的影响。结果表明:丙烯酸甲酯和亚甲基丁二酸二甲酯各代替33.3%和25.0%的丙烯酸使PCE分散性能增强明显,水泥净浆流动度在2 h内分别从149 mm和104 mm增加到223 mm和212 mm;羧酸酯水解速率越快,所制备的PCE的缓释速率越快,达到最高分散性能所需的时间越短;所制备的PCE所含酯基越多,得到的PCE缓释能力越强,分散性能随时间增加越明显。聚羧酸超塑化剂的缓释效果不仅与所含羧酸酯的水解反应速率和可释放的羧基数量有关,还取决于其羧酸酯单体聚合活性与聚合反应体系的匹配程度。     

聚羧酸系超塑化剂的合成及性能研究

以自制的大分子单体聚乙二醇(PEG,聚合度n=23,35,45)不饱和羧酸单酯(聚乙二醇顺丁烯二酸单酯和聚乙二醇丙烯酸单酯)及其它烯类单体为原料,过硫酸铵为引发剂,经共聚合反应得到了聚羧酸共聚物。研究了大分子单体种类和侧链长度对共聚物分散性、分散稳定性的影响。实验结果表明所合成的聚羧酸共聚物对水泥净浆具有优异的超分散性,在水灰比0.29及掺量0.3%时,水泥净浆流动度可达230 mm。     

聚羧酸系超塑化剂合成及其对水泥基材料性能的影响

采用酯化工艺合成了一种含聚氧化乙烯基的聚乙二醇单甲醚单甲基丙烯酸酯,以该单体和甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸乙酯、丙烯酰胺等单体合成了聚羧酸系超塑化剂.用红外光谱和凝胶渗透色谱表征了其分子结构及分子量分布,研究了聚羧酸系超塑化剂对水泥基材料的分散性、分散保持能力及抗压强度的影响,用zeta电位法讨论了其分散和分散稳定作用机理.结果表明:所合成的聚羧酸系超塑化剂有利于水泥强度的稳定发展,具有良好的分散保持能力,其分散性及分散保持能力与聚合单体的摩尔比、官能团种类和聚氧化乙烯侧链的长度有关.聚羧酸系超塑化剂的掺量(质量分数)为0.3%时,90min内水泥净浆流动度保持率高达98.1%.     

磷酸型聚羧酸超塑化剂的研究进展

本文综述了磷酸型聚羧酸类超塑化剂研究的相关进展,着重介绍了目前具有代表性的磷酸酯型(OPC)与不饱和磷酸型聚羧酸超塑化剂(Ph)的缓凝、降黏机理、其与水泥的相容性,并阐述了运用流变学对比研究掺加普通型聚羧酸超塑化剂(PCE)与Ph对水泥浆体的微观结构的影响.并详细讲述了双酯含量对OPC的分散性能与相容性的影响规律,以及Ph对水泥浆体导电性能与pH的影响规律,最后对磷酸型聚羧酸类超塑化剂的发展前景进行了展望.     

不同酯类单体对缓释型聚羧酸减水剂分散性能及分散保持性能的影响

为探究不同酯类单体对缓释型聚羧酸减水剂分散性能及分散保持性能的影响规律和作用机理,采用不同分子结构酯类单体作为改性原料制备不同缓释型聚羧酸减水剂,并通过水泥浆体经时流动度、Zeta电位、总有机碳、电导率、傅里叶红外光谱、核磁共振氢谱等测试分析其宏观分散性能及分散保持性能与微观结构的变化规律及作用机理。结果表明:采用单酯类单体(丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸甲酯)和双酯类单体(马来酸二甲酯)作为功能单体改性的缓释型聚羧酸减水剂分散保持性能较为优异,4 h时流动度相比初始流动度仍有所提升,同时相比未改性空白组,4 h 时流动度显著提升,后期分散性能更为优异。主要机理为:碱性环境下酯基在水泥浆体中缓慢水解出锚固基团羧基阴离子,发挥分散作用;不同分子结构的酯类单体位阻效应和基团电负性存在差异,导致水解速率和水解程度不同,从而使各种缓释型聚羧酸减水剂分散性能及分散保持性能存在差异。     

P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的研制及其性能

以阴、阳离子功能性单体(AA、DMC)与聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯大分子单体(MPEGAA)主要原料,采用水溶液自由基聚合法,合成了一种P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂.通过FTIR、1H NMR分析了所合成两性型聚羧酸超塑化剂分子结构,结果表明已得到预期结构的P (AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂.同时,研究了水泥净浆流动度及聚合反应转化率随n(AA)∶n(DMC)∶ n(MPEGAA)、引发剂用量w(K2S2O8)(以占单体总质量计,下同),聚合反应温度Tcr,反应恒温时间tcr的变化规律,结果表明:n(AA)∶n(DMC)∶n(MPEGAA)=0.50∶ 0.10∶0.25,w(K2S2O8) =5.0％,tcr=60℃,t.r=3h是制备P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的最佳工艺条件.并测定了添加质量分数为2.0％的两性型聚羧酸超塑化剂混凝土性能,结果显示:以最佳合成工艺条件制得的P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂,在混凝土中具有优越分散保持性能和较高早期强度性能.     

异戊烯基聚氧乙烯醚分子量对聚羧酸超塑化剂单体序列结构的影响

采用不同分子量(500、1 200、2 400 g/mol)的异戊烯基聚氧乙烯醚(IPEG)大单体与丙烯酸在水溶液中经自由基聚合,得到不同分子结构的聚羧酸超塑化剂样品。测定了聚羧酸样品的分子量及分子量分布和聚羧酸超塑化剂分子的单体序列结构(AAA、AAE、EAE,其中A为丙烯酸,E为IPEG大单体),计算得到了不同样品中3种单体序列结构的比例组成,并测定了不同单体序列结构的聚羧酸分子在水泥颗粒上的吸附量和分散性能。结果表明,分子量为2 400 g/mol的IPEG制备的聚羧酸超塑化剂样品含有更多的AAA序列结构,分子量分布窄、在水泥颗粒上的吸附速率慢、吸附量低,对水泥颗粒有较佳的分散和分散保持能力。     

一种具有抗泥作用的两性聚羧酸减水剂的低温合成工艺研究

针对目前混凝土砂石中含泥量高的问题,以自制阳离子单体(MADA)、丙烯酸(AA)、异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)为单体,以30%H_2O_2-次磷酸钠(SHP)为氧化还原引发剂,在低温条件下水溶液中通过自由基共聚合成了一种两性聚羧酸减水剂(PCE)。以水泥净浆流动度为评价指标,确定最优合成工艺为:单体物质的量比n(AA)∶n(TPEG)∶n(MADA)为4.0∶1.0∶0.5、30%H_2O_2用量2.0%、m(H_2O_2)∶m(SHP)为2.5∶1、反应温度30℃、单体滴加时间3.0h、保温时间2.5h。采用FTIR表征了两性PCE的分子结构,采用凝胶渗透色谱(GPC)测试了两性PCE的分子量分布,其分子产率达到96.69%。水泥净浆流动度测试结果表明,当水灰比为0.29、两性PCE(M_w为20 180)折固掺量为水泥质量的0.15%时,水泥净浆初始流动度为292mm,60min后的流动度为295mm,具有较好的分散性和分散保持性;当300g水泥中泥土掺量高达5%时,净浆仍具有较好的分散性和分散保持性,表明两性PCE具有较好的抗泥作用。     

聚羧酸减水剂分子结构中丙烯酸酯单元的缓释机理及其温度敏感性

以丙烯酸羟乙酯(HEA)或丙烯酸羟丙酯(HPA)为功能单体,与丙烯酸(AA)、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(HPEG)通过自由基共聚制备两类丙烯酸酯改性的聚羧酸减水剂PCHEA和PCHPA。通过测试PCE、PCHEA、PCHPA在25℃与60℃对水泥的分散性能,发现丙烯酸酯改性的PCE可用于提高水泥混凝土流动性的经时保持能力。同时,高温下酯基的加速水解可有效缓解高温下水泥混凝土流动性损失过快的问题。测试在25℃与60℃碱性溶液水解后的电荷密度与吸附量,研究其缓释工作机理及温度敏感性表明,在水泥浆体中,PCHEA、PCHPA链段中酯基不断水解生成羧基,导致聚合物分子中电荷密度逐渐增加,PCHEA的水解速率比PCHPA快。由于酯基在水泥浆体溶液碱性作用下不断水解而导致其在水泥颗粒表面的吸附量逐渐增加,表现出缓释行为。     

聚羧酸减水剂分子结构中丙烯酸酯单元的缓释机理及其温度敏感性EI北大核心CSCD

以丙烯酸羟乙酯（HEA）或丙烯酸羟丙酯（HPA）为功能单体,与丙烯酸（AA）、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚（HPEG）通过自由基共聚制备两类丙烯酸酯改性的聚羧酸减水剂PCHEA和PCHPA。通过测试PCE、PCHEA、PCHPA在25℃与60℃对水泥的分散性能,发现丙烯酸酯改性的PCE可用于提高水泥混凝土流动性的经时保持能力。同时,高温下酯基的加速水解可有效缓解高温下水泥混凝土流动性损失过快的问题。测试在25℃与60℃碱性溶液水解后的电荷密度与吸附量,研究其缓释工作机理及温度敏感性表明,在水泥浆体中,PCHEA、PCHPA链段中酯基不断水解生成羧基,导致聚合物分子中电荷密度逐渐增加,PCHEA的水解速率比PCHPA快。由于酯基在水泥浆体溶液碱性作用下不断水解而导致其在水泥颗粒表面的吸附量逐渐增加,表现出缓释行为。     

阳离子聚合物改善聚羧酸减水剂抗泥性能及作用原理EI北大核心CSCD

以不饱和季铵盐单体与不饱和非(阴)离子单体进行水溶液自由基共聚,合成了系列阳离子聚合物型牺牲剂(CSA)。采用水泥净浆流动度来评价牺牲剂对加蒙脱土水泥中聚羧酸减水剂(PCE)分散性能的影响。结合有机碳吸附、热重分析、X射线衍射等测试手段,不仅考察了聚合单体比例、季铵盐单体种类、非(阴)离子单体种类对牺牲剂作用效果的影响,确定了三甲基烯丙基溴化铵-丙烯酰胺(ATMA-AM2:1)为最佳结构,同时也探明了其作用原理。加入ATMA-AM(2:1)后,有效阻止了PCE分子聚醚侧链进入到蒙脱土层间,显著降低了PCE分子在蒙脱土上的吸附量,增加了其在水泥颗粒上的有效吸附,掺蒙脱土水泥中PCE的流动度由156 mm提升至225 mm,显著改善了蒙脱土对PCE分散性能带来的负面影响。     

小分子羧酸聚合物对聚羧酸减水剂在水泥表面吸附机制的影响

通过净浆流动度、有机碳吸附(TOC)、Zeta电位以及电导率等试验方法,研究了小分子羧酸聚合物水解聚马来酸(HPMA)与聚羧酸减水剂(PCE)在水泥表面的相互作用机制.净浆流动度试验表明:单掺HPMA能够提高水泥浆体的流动度;但当HPMA、PCE复掺时,净浆流动度随HPMA掺量的提高先增加后降低.TOC、Zeta电位以及电导率试验表明:HPMA、PCE能够吸附在水泥表面,且HPMA吸附能力大于PCE.结果说明:HPMA对水泥浆体具有一定增塑效果,但对PCE分散能力产生双重影响.HPMA能够接枝在PCE的侧链上,增加其侧链长度,从而提高PCE侧链空间位阻效应;HPMA与PCE存在竞争吸附,能够降低PCE的有效吸附量.由此可知,侧链接枝效应和竞争吸附作用是影响净浆流动度的主要因素,HPMA掺量为0.0％～0.025％时,侧链接枝效应起主导作用,HPMA掺量为0.025％～0.20％时,竞争吸附起主导作用.     

抗泥型聚羧酸减水剂的制备及性能

以甲基丙烯酸（MAA）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）为单体,过氧化氢（H₂O₂）/抗坏血酸（Vc）为引发剂,甲基烯丙基磺酸钠（SMAS）为链转移剂,合成了一种抗泥型聚羧酸减水剂,通过红外光谱（FTIR）、凝胶渗透色谱（GPC）对聚合物进行结构表征,通过水泥净浆流动度、蒙脱土层间官能团、X射线衍射和吸附量测试,对其分散性能及抑制蒙脱土机理进行了探究。结果显示：合成的抗泥型聚羧酸减水剂在摩尔比为2.5：1时分散性能最佳,当减水剂折固掺量为0.25%时,水泥初始净浆流动度为268mm;与普通聚羧酸减水剂相比,合成的抗泥型减水剂对蒙脱土敏感性较低,与蒙脱土作用后的层间未出现抗泥型减水剂的特征官能团,层间距为1.40nm,抗泥型减水剂在蒙脱土上的吸附量远小于普通减水剂的吸附量。     

减水剂对硫铝酸盐水泥早期水化影响

研究了聚羧酸系高效减水剂(PCE)和萘系减水剂(FDN)对硫铝酸盐水泥净浆工作性能及力学性能影响,通过XRD和SEM检测手段对水化产物进行表征.结果表明:两种减水剂对硫铝酸盐水泥净浆流动度的影响存在饱和点;相比于FDN型减水剂,PCE型减水剂对硫铝酸盐水泥净浆具有更好的减水效率及分散能力.PCE型减水剂阻碍硫铝酸盐水泥净浆早期水化,并降低硫铝酸盐水泥净浆1 d抗压强度;FDN型减水剂能够加速硫铝酸盐水泥净浆早期水化,缩短初凝和终凝时间,提高硫铝酸盐水泥净浆1d抗压强度.两种减水剂对硫铝酸盐水泥净浆3d后抗压强度及水化产物种类均没有影响.     

超高强混凝土中各组分与聚羧酸系超塑化剂之间的相互作用(英文)

超高强混凝土(ultra-high strength concrete,UHSC)的水灰比小于0.25,含有大量的硅灰等微细组分,这有利于颗粒的最优紧密堆积。硅灰的表面化学效应以及较大的表面积使其成为UHSC中最难被分散的组分。由甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯及甲代烯丙基磺酸合成的聚羧酸系超塑化剂能使水泥颗粒被有效润湿,然而烯丙醚-马来酸酐合成的聚羧酸系超塑化剂可以很好地分散硅灰。这2种不同的聚羧酸系超塑化剂的复合可以使其拥有不同的分子结构,从而赋予超高强混凝土很好的流动性。当只加入1种聚羧酸系超塑化剂时其掺量为1%(质量分数,下同),而当加入这种复合聚羧酸系超塑化剂时掺量为0.5%就足够了。这2种类型的聚羧酸系超塑化剂的协同效应是由于它们的选择性吸附:甲基丙烯酸盐基的聚羧酸系超塑化剂主要吸附在水泥颗粒表面,而烯丙醚基聚羧酸系超塑化剂主要吸附在硅灰颗粒表面。实验表明:小分子量的有机酸阴离子(如:柠檬酸盐、葡萄糖酸盐及酒石酸盐中的阴离子)与聚羧酸系超塑化剂之间具有潜在的协同作用。只需加入0.1%的这些阴离子即可显著提高烯丙醚基聚羧酸系超塑化剂的作用效果。这些阴离子可以起到一种辅助作用,它们同时吸附在水泥颗粒表面以及硅灰颗粒表面。水泥颗粒的表面首先由这些阴离子所占据,而硅灰颗粒表面吸附了烯丙醚基聚羧酸系超塑化剂和这些阴离子。这些阴离子起到了一种很强的静电分散效应,使烯丙醚基聚羧酸系超塑化剂的空间位阻效应得到加强。虽然聚羧酸系超塑化剂阴离子具有缓凝作用,但是使用这种复合聚羧酸系仍能制备出高早强混凝土。     

醚基聚羧酸酯类减水剂对含硅微粉的低水泥浇注料的作用研究

高分子聚电解质—醚基聚羧酸酯（PCE）是一种对铝酸钙水泥浇注料有良好分散性的减水剂。这种减水剂的加入能使铝酸钙水泥浇注料在起始状态下表现出良好的工作性,并在硬化状态下具有很好的物理性能。但是,在硅微粉含量较多的浇注料中,PCE并没有表现出很好的分散性能。为了加深对此类减水剂在这类耐火材料中作用的理解,我们进行了PCE在铝酸钙水泥和硅微粉表面的吸附性研究。     

羧基密度对聚羧酸减水剂分散性能的影响

聚羧酸减水剂凭借着分子结构可设计性强,应用越来越广泛,本文主要通过调整聚羧酸减水剂的羧基密度来研究其分散性能,旨在研究出使聚羧酸减水剂分散性能最佳的羧基密度。主要结论有:随着羧基密度的增加,水泥对聚羧酸减水剂的吸附量增加,水泥净浆流动度增加,羧基密度为6的时候净浆流动度最好;剪切速率一定的情况下,剪切应力和黏度随着羧基密度的增加而降低,羧基密度为6的水泥的剪切应力和黏度最小,流动性最好;水泥胶砂实验中加入减水剂的水泥,力学性能有较大提高,且羧基密度为6的时候力学性能最佳。     

阳离子单体对聚羧酸减水剂早强性能的影响

合成了阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)引入量不同的聚羧酸减水剂,采用傅里叶红外光谱进行了结构确证.通过水泥净浆流动度、凝结时间、净浆和胶砂抗压强度测试,研究了阳离子单体不同引入量对聚羧酸减水剂分散性、凝结时间和早强性能的影响.通过XRD、TG对作用机理进行了分析.结果表明:DMC引入量占大单体4％时,净浆流动度达到最大值;引入DMC后,净浆凝结时间缩短,净浆和胶砂试件早期抗压期强度明显提高;当引入量占大单体12％时早强性能最好.由XRD和TG分析可知,引入DMC促进了C3S的早期水化,生成较多的水化硅酸钙和氢氧化钙.     

预水化对水泥性能及水泥-聚羧酸系减水剂相互作用的影响（英文）

将新鲜的硅酸盐水泥暴露于(20±2)℃,相对湿度为85%~90%的环境中,研究了硅酸盐水泥因暴露于湿空气中产生预水化而对水泥标准稠度用水量、水泥水化行为、水泥胶砂强度以及水泥与聚羧酸系减水剂(PCE)间相互作用的影响。结果表明:随着暴露时间的增长,水泥预水化速率不断降低,标准稠度用水量则先轻微减小后显著增加,预水化4 d的水泥具有最小的标准稠度用水量;预水化作用总体上降低了水泥水化温峰值及水泥水化放热速率,但对于预水化作用不超过10 d的水泥。在其水化200~500 min期间,预水化水泥的水化放热速率随预水化时间的延长而增大,对于预水化10 d的水泥,其水化放热速率甚至一度高于新鲜水泥,这可能会导致预水化水泥的异常凝结。此外,预水化作用不利于胶砂强度的发展,且对抗折强度的不利影响尤为显著。预水化作用还会影响PCE的分散效果,随着预水化时间的延长,PCE的分散性及其分散保持性先增大后减小,对预水化4 d的水泥分散效果最佳,其初始流动度达到新鲜水泥的136%,且120 min后的浆体流动度仍高达235 mm。PCE对预水化20 d和30 d的水泥无分散效果。     

聚羧酸减水剂抗泥性的研究进展EI北大核心CSCD

提高聚羧酸高性能减水剂(PCE)在含泥水泥浆体中的分散性是国内外研究的热点,尤其是最近几年利用新的技术手段研究PCE与黏土之间的相互作用实现了不小的突破,与此同时也获得多种提升PCE抗泥性的手段。综述了聚羧酸减水剂抗泥性的研究进展,主要包括PCE与蒙脱土之间的相互作用机理、抗泥型PCE的制备、牺牲剂与PCE互配使用提升PCE在含泥水泥浆体中的分散性能,并对该研究领域今后的发展方向进行了展望。