聚羧酸减水剂/氧化石墨烯复合物的制备与性能

通过氧化石墨烯（GO）与聚羧酸系减水剂单体甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚（MAAPEGME）、甲基丙烯酸（MAA）及甲基丙烯磺酸盐（SMAS）进行自由基共聚反应制备了氧化石墨烯与聚丙烯酸系减水剂（PCs）单体的共聚物（GO-PCs）,旨在解决GO掺入水泥基材料时存在的分散不均匀及流动性降低的问题,制备GO-PCs时各组分的质量比为m（MAAPEGME）: m（MAA）: m（MAS）: m（GO）=17:2:1:0.2。检测结果表明GO与单体之间发生了共聚反应,GO纳米片层均匀的分布PCs中,达到了GO在水泥材料中分布均匀、不影响水泥流动性及增强增韧的目的,SEM形貌说明GO-PCs对水泥浆体的微观结构有较好的调控作用,研究结果对于制备高性能长寿命混凝土具有积极的意义。     

氧化石墨烯与聚羧酸减水剂单体共聚物的制备与性能

通过氧化石墨烯(GO)与聚羧酸系减水剂单体甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚(MAAPEGME)、甲基丙烯酸(MAA)及甲基丙烯磺酸盐(SMAS)进行自由基共聚反应制备了氧化石墨烯与聚丙烯酸系减水剂(PCs)单体的共聚物(GO-PCs),旨在解决GO掺入水泥基材料时存在的分散不均匀及流动性降低的问题,制备GO-PCs时各组分的质量比为m(MAAPEGME)∶m(MAA)∶m(SMAS)∶m(GO)=17∶2∶1∶0.2。检测结果表明GO与单体之间发生了共聚反应,GO纳米片层均匀地分布在PCs中,达到了GO在水泥材料中分布均匀、不影响水泥流动性及增强增韧的目的,SEM形貌说明GO-PCs对水泥浆体的微观结构有较好的调控作用,研究结果对于制备高性能长寿命混凝土具有积极的意义。     

聚醚接枝聚羧酸系高效减水剂合成

采用烯丙基聚氧乙烯醚（APEG）、甲基丙烯酸（MAA）、马来酸酐（MA）以及甲基丙烯磺酸钠（MAS）为单体,以过硫酸铵为引发剂,在水溶液中共聚合成聚醚接枝的聚羧酸系减水剂．考察单体摩尔比、引发剂用量、聚合温度以及聚合时间等因素对减水剂分散性能的影响．研究结果袁明：最佳合成工艺条件为n（MA）：n（MAA）：n（APEG）：H（MAS）=2．5：3．0：1．0：0．5,引发剂用量为单体总质量的5％,聚合温度为90℃,反应时间4～5h,合成的减水剂其水泥争浆流动度可达235mm,说明研究合成的聚羧酸系减水剂对水泥具有较好的分散性．     

N-异丙基丙烯酰胺/甲基丙烯酸/氧化石墨烯复合水凝胶研究

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和甲基丙烯酸(MAA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,在氧化石墨烯(GO)水溶液中进行自由基原位聚合,制备了聚N-异丙基丙烯酰胺/聚甲基丙烯酸/氧化石墨烯(PNIPAM/PMAA/GO)复合水凝胶,研究了GO的含量变化对复合水凝胶性能的影响。结果表明,GO的加入能明显提高水凝胶的力学性能,复合水凝胶的平衡溶胀比随着GO含量的增加而降低,并且也具有优异的pH敏感性。     

不同分散剂对复掺GO/CNFs水泥基复合材料力学和导电性能的影响

新型碳纳米材料氧化石墨烯(GO)和纳米碳纤维(CNFs)在分散性良好的前提下可用于改善传统水泥基材料的性能。采用聚羧酸减水剂(PCs)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)3种不同分散剂对复合GO和CNFs在水泥基材料中进行分散,研究分散剂种类对复掺GO/CNFs水泥基复合材料的力学及导电性能的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)对不同分散剂制备的复掺GO/CNFs水泥基试件的微观结构进行分析。结果表明:当单独使用PCs作为分散剂时,在质量分数0.05%GO和0.5%CNFs掺量下,试件的抗压强度达到最大(70.1 MPa);在0.05%GO和0.3%CNFs掺量下,试件的电阻率最小(112.65 Ω·m),且在加载条件下表现出良好的电阻率-应力变化响应。而采用SDS、SDBS两种离子型分散剂时,在GO/CNFs混合分散液的配制和试件制备过程中均会产生大量绵密且难以排出的气泡,使得水泥基复合材料的内部结构疏松,抗压强度降低,电阻率变大,导电性能下降。使用PCs单独分散的GO/CNFs水泥基试件表面水化产物结构致密,而采用SDS分散时水泥基试件微观结构疏松,且仅在100倍下即可观察到表面存在大量孔隙,因此使用PCs分散GO/CNFs对水泥基复合材料性能改善的效果最好。     

聚羧酸高效减水剂的合成及其性能研究

在引发剂作用下,MPEG(聚乙二醇单甲醚)、MAA(甲基丙烯酸)和丙烯酰胺等单体在水溶液中可发生共聚反应,合成出一种新型的聚羧酸高效减水剂。通过红外光谱(FT-IR)法和凝胶渗透色谱法研究了MPEG聚合度对减水剂的分子结构、相对分子质量大小及其性能的影响。结果表明:当MPEG聚合度为25时,所合成的聚羧酸减水剂的综合性能最好。     

聚羧酸原位改性氧化石墨烯减水剂的制备及对混凝土性能的影响

通过异戊烯醇聚氧乙烯醚（IPEG）对氧化石墨烯（GO）进行原位酯化改性,合成了氧化石墨烯-异戊烯醇聚氧乙烯醚中间体（GO-IPEG）,与丙烯酸通过自由基共聚合反应制备了聚羧酸原位改性氧化石墨烯减水剂GO-PCE。利用FTIR、Raman、UV-Vis及Zeta电位分别对GO-IPEG和GO-PCE结构进行了表征。红外结果表明,IPEG接枝到GO表面,而后GO-IPEG与丙烯酸发生原位接枝聚合反应。UV-Vis及Zeta电位结果表明,GO-PCE依靠IPEG的空间位阻作用使GO在基体中具有较优的分散效果。水泥及混凝土性能结果显示,当GO-PCE折固掺量为0.15%（以水泥质量为基准）时,即可达到饱和吸附,水泥净浆流动度高达280 mm,混凝土28 d抗压强度为57 MPa、28 d收缩率为190×10-6、28 d电通量为1950 C。     

聚羧酸系高效减水剂的制备及其性能研究

以聚乙二醇甲基醚(MPEG)、甲基丙烯酸(MAA)、烯丙基磺酸钠(SAS)和过硫酸铵(APS)等单体为原料合成一种聚羧酸高效减水剂,研究了引发剂、链转移剂、单体等因素对水泥净浆流动度的影响,分析了不同减水剂溶液浓度与表面张力的相互关系;研究表明当引发剂用量为单体质量的5％,链转移剂为0.3％,SAS为15％,MAA/MPEG物质的量比为8时,减水剂对水泥的分散性和保塑性较好,对不同水泥具有良好的适应性.     

胺功能化氧化石墨烯对水泥基复合材料性能的影响

氧化石墨烯（GO）在水泥浆料中的团聚会影响其对水泥复合材料的力学增强作用。为了解决氧化石墨烯在水泥浆料中的分散性问题，用三乙醇胺（TEOA）通过化学法对氧化石墨烯进行胺功能化（TEOA-GO），并制备了氧化石墨烯水泥基复合材料（GO/C）和胺功能化氧化石墨烯水泥基复合材料（TEOA-GO/C）。分别采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）等手段对样品结构进行表征。结果表明：与氧化石墨烯相比，胺功能化氧化石墨烯在氢氧化钙溶液中的分散性更好；水泥基复合材料的力学性能测定结果显示，当掺杂0.03%（质量分数）的胺功能化氧化石墨烯时，水泥基复合材料28 d抗折强度最大为7.96 MPa，相较于空白样和氧化石墨烯水泥基复合材料分别提高了15.3%和5.43%；当掺杂0.05%（质量分数）胺功能化氧化石墨烯时，水泥基复合材料28 d抗压强度最大为74.14 MPa，相较于空白样和氧化石墨烯水泥基复合材料分别提高了40.68%和11.99%；扫描电镜表征结果进一步表明，加入胺功能化氧化石墨烯，有利于提高水泥的水化程度，阻碍裂缝的扩展，提高水泥的力学性能。     

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。     

MPEGMA-SMAS-IA三元共聚减水剂的合成及性能

以MPEGMA(马来酸单聚乙二醇单甲醚酯)、SMAS(甲基丙烯磺酸钠)和IA(衣康酸)等为主要原料,通过分子结构设计合成了MPEGMA-SMAS-IA三元共聚的聚羧酸系减水剂,并考察了单体配比、引发剂含量和聚合时间等对其性能的影响。研究结果表明:当n(MPEGMA):n(SMAS):n(IA)=1:0.9:0.2、聚合温度为80℃、聚合时间为5 h和w(引发剂)=10%(相对于单体总质量而言)时,聚羧酸系减水剂的综合性能相对较好;以此作为改性剂,当w(减水剂)=0.33%(相对于水泥质量而言)、水灰比为0.29时,改性水泥净浆的流动度(272 mm)相对最大。     

新型含苯环聚羧酸系减水剂的制备与性能

用烯丙基聚氧乙烯醚(APE)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)和阿魏酸(FA)作为反应单体,在过硫酸铵(APS)引发下通过水溶液自由基共聚反应制备了一种新型含苯环聚羧酸系减水剂(FPC)。当n(APE)∶n(AA)∶n(SMAS)∶n(FA)=1∶5∶0.3∶0.15时,在反应温度为85℃、反应时间为4 h、引发剂APS用量为总单体质量的3%时得到的FPC性能最佳。FPC的主要特点是对含泥水泥具有较强的适应性。实验结果表明,FPC的折固掺量为0.2%时,含泥质量分数10%的水泥净浆流动度可达308 mm,初凝时间和终凝时间分别达430 min和502min,减水率可达33.2%;扫描电子显微镜(SEM)和水泥胶砂强度检测结果表明,FPC可使水泥石更加紧密均质,可以明显提高硬化水泥砂浆的抗压强度。     

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%.     

MAPEG-HEA-SMAS三元共聚物高效减水剂的制备与性能

以马来酸聚乙二醇单酯(MAPEG)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为原料通过共聚反应制得MAPEG-HEA-SMAS三元共聚聚羧酸高效减水剂,考察了单体摩尔比、引发剂用量、反应温度等合成条件对减水剂性能的影响,并用IR对减水剂的分子结构进行表征,以GPC表征减水剂的相对分子质量(简称分子量,下同)及其分布,通过SEM观察了掺入减水剂的水泥石微观结构。结果显示,当n(MAPEG)∶n(HEA)∶n(SMAS)=1.0∶1.5∶1.0,聚合反应温度为88℃,聚合反应时间为7.5 h,引发剂用量为单体总质量的3.5%,PEG相对分子质量(简称分子量,下同)为1 000时,合成的减水剂综合性能良好。当其掺量为0.45%(质量分数)时,水泥净浆初始流动度达308 mm。GPC分析显示,减水剂平均分子量Mn=7 752,分散系数Mw/Mn=2.091;SEM分析结果显示,聚羧酸减水剂使水泥石大孔率降低,结构更密实。     

高性能聚羧酸减水剂合成研究

为了节约能源和降低能耗,在模拟绝热的条件下,以异戊烯醇聚氧乙烯醚（TPEG）、丙烯酸（AA）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS）为聚合单体,巯基乙酸（TGA）为链转移剂,在过硫酸铵-抗坏血酸（APS-Vc）氧化还原引发体系作用下,研究了高性能聚羧酸减水剂（PCE）的制备方法。考察了AA、SMAS和TGA用量对所得PCE分子结构及其性能的影响。结果表明,在n（TPEG）∶n（AA）∶n（SMAS）∶n（TGA）=1.00∶4.00∶0.20∶0.18,反应初始温度15℃、聚合时间4 h的条件下,所得的PCE重均相对分子质量为42 688、数均相对分子质量36 409、相对分子质量分布1.172 5,且其固含量、水泥净浆流动度、坍落度和减水率均优于传统恒温聚合方式所得PCE;PCE在应用中可延缓水泥水化硬化过程,促进钙矾石的紧密排列,提高水泥的抗压和抗折等机械强度。     

PEGMMA-MA-IA-SMAS四元共聚减水剂的合成研究

以PEG(聚乙二醇)、MA(马来酸酐)、IA(衣康酸)和SMAS(甲基丙烯磺酸钠)为共聚单体,制备PEGMMA(马来酸聚乙二醇单酯)-MA-IA-SMAS四元共聚减水剂;然后将其用于混合土配方中,并以水泥净浆流动度为考核指标,采用单因素试验法优选合成减水剂的最优方案。结果表明:当减水剂中n(PEG)∶n(MA)∶n(IA)∶n(SMAS)=1∶3.8∶0.5∶1.0、酯化温度为105℃、酯化时间为4 h、w(引发剂)=12.5%(相对于单体总质量而言)、w(催化剂)=4%(相对于PEG和MA总质量而言)、聚合温度为80℃和聚合时间为7.5 h时,合成的减水剂和改性混凝土[w(减水剂)=0.33%]具有相对较好的综合性能;此时,水泥净浆初始流动度(278 mm)相对最大,并且混凝土减水率为28.6%、含气量为2.1%以及28 d压缩强度为49.6 MPa。     

耐盐降失水剂AMPS/DMAA/IA的合成及其性能评价

针对目前降失水剂黏度大、易增稠、抗盐能力差等问题,以2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸（AMPS）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）、衣康酸（IA）为聚合单体,采用水溶液自由基聚合方法合成了适用于海水水泥浆体系的降失水剂AMPS/DMAA/IA。通过红外光谱分析,各单体成功参与聚合反应,经热重分析,三元共聚物AMPS/DMAA/IA耐温可达320℃。经水泥浆性能测试表明,该降失水剂具有优良的降失水性能,抗盐可达饱和;在海水水泥浆体系稠化曲线平稳,无"鼓包"、"包芯"现象;低温下,随着加量增加,对水泥石抗压强度影响较小,无超缓凝现象,在海水水泥浆中具有良好的综合性能。     

Synthesis and Evaluation of Polycarboxylate-Type Superplasticizers with Different Carboxylic Contents Used in a Cement System

A series of polycarboxylate-type superplasticizers (PCs), possessing almost the same degree of polymerization and different molar ratios of methacrylic acid (MAA) to methyl poly (ethylene oxide) methacrylate (MPEOM), were synthesized, and the effect of carboxylic content on the fluidity, water-reducing ratio, bleeding, setting time, mechanical strength, and rheological behavior in a cement system was systematically evaluated in this paper. When the molar ratio of MAA to MPEOM is 3.6:1, PC has better performance for improving the dispersing ability to cement particles, reducing the apparent viscosity of cement suspensions, increasing the water-reducing ratio, and improving the mechanical strength of hardened mortar over PC with other molar ratios. In addition, the more carboxylic content of PC, the greater retardation effect of cement paste, and the higher the bleeding water percentage (BWP) of fresh mortar.