羧酸共聚物表面活性剂的合成及其对水泥浆流动性影响

以聚乙二醇单甲醚和马来酸酐为原料合成了大分子马来酸酐聚乙二醇单甲醚单酯,适宜的合成条件为n(聚乙二醇单甲醚):n(马来酸酐)=1:1.2,100℃下反应3 h,并用不同聚合度的马来酸酐聚乙二醇单甲醚单酯大分子单体与丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯基磺酸钠等单体进行自由基共聚合,得到了不同侧链长度的羧酸共聚物.同时,对羧酸共聚物作为水泥减水剂的减水性能进行了考察,研究结果表明,聚乙二醇单甲醚相对分子质量为1 000,引发剂z(KlX5)=2.5%时,水泥浆料的流动性最高,说明羧酸共聚物减水剂的分散效果为最好.     

大分子单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPEGAA)的合成

以聚乙二醇单甲醚(MPEG-1200)与丙烯酸(AA)为主要原料,采用直接酯化法合成聚羧酸系高效减水剂大分子单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPEGAA).通过正交试验确定各单体的用量.结果表明:n(AA)/n(MPEG)=3.5∶1,阻聚剂对苯二酚用量(以占MPEG与AA总质量分数计)为1.2％,催化剂对甲苯磺酸用量(以占从质量分数计)为5.5％,酯化反应温度为95℃,酯化反应时间为6h是合成大分子单体的最佳酯化工艺条件.以最佳酯化工艺条件合成的大单体为原料制备的MPEGAA-AA-AMPS聚羧酸高效减水剂,具有良好的分散性和分散保持性.当掺量(折固掺量)为0.15％时,水泥净浆初始流动度达300 mm,经过1h时为315mm,2h后仍保持在290 mm.     

聚羧酸减水剂支链密度对水泥水化行为的影响

以聚乙二醇单甲醚((-M)n=750)与丙烯酸为单体,通过酯化反应合成聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯大分子单体.用此种大分子单体与烯丙基磺酸钠和不同摩尔比例的丙烯酸在引发剂过硫酸铵的作用下,制备了五种带有聚醚不同支链密度的聚羧酸减水剂.比较了不同支链密度的聚羧酸减水剂对水泥净浆、砂浆性能的影响,以及对水泥浆体水化的影响.结果表明:随着聚氧乙烯基支链密度的增大,水泥净浆流动度增大,分散效果增强,分散保持性增强,且当n(-COOH)∶ n(-OC_2H_4-)为1∶ 1时效果最好;减水率都较高(超过24%),且当n(-COOH)∶ n(-OC_2H_4-)为1∶ 1时高达28.5%.掺加此种比例的减水剂后水泥水化速度提高,水泥砂浆3 d、7 d、28 d抗折、抗压强度明显高于空白样(不掺减水剂的水泥).硬化浆体的SEM和XRD分析也显示聚羧酸减水剂的引入可以加速水泥水化速度,提高水泥砂浆强度.     

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%.     

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

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2h内分别从149mm和104mm增加到223mm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。     

聚羧酸类减水剂的制备及性能

通过采用聚乙二醇单甲醚和丙烯酸在甲基苯磺酸的催化作用下合成得大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯,再将大分子单体与丙烯酸、烯丙基磺酸盐按一定的摩尔比进行聚合,得到聚羧酸系高效减水剂。研究了单体的不同比例对高效减水剂性能的影响;并将聚羧酸系高效减水剂在高强混凝土中的应用进行了测试和探讨。结果表明:以聚乙二醇单甲醚、丙烯酸、烯丙基磺酸盐等为原材料合成聚羧酸系减水剂对水泥具有十分优越的分散性和分散稳定性。在实验中选用了不同的阻聚剂,阻聚剂的品种及用量对酯化反应有较大的影响。聚羧酸系高效减水剂中添加消泡剂可以降低混凝土的含气量,提高混凝土的强度。     

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。     

马来酰亚胺型聚羧酸系减水剂大单体的制备

以N-氨基甲酰马来酰亚胺(NCM)和氯代聚乙二醇单甲醚(CMPEG)为单体,在氢氧化钠作用下,合成N-聚乙二醇单甲醚-N’-氨基甲酰马来酰亚胺(MPNCM)减水剂大单体,并对MPNCM的结构进行表征。以净浆流动度和反应转化率为指标,考察了NCM/CMPEG摩尔比、引发剂用量、反应温度和反应时间等因素对净浆流动度和反应转化率的影响。结果表明:NCM/CMPEG摩尔比为1.2、引发剂用量(质量分数,下同)为0.8%、45℃反应4 h所制的大单体的分散性能较为适宜。以最佳反应条件制得的MPNCM与丙烯酸(AA)为原料,共聚合成聚羧酸系减水剂,并对聚羧酸系减水剂的减水性能和分散性能进行检测。结果表明:当聚羧酸系减水剂掺量为0.2%时,减水率达25.7%,混凝土净浆流动度为315 mm。     

马来酸类聚羧酸减水剂的合成及其对水泥净浆流动性的影响研究

以马来酸酐、聚乙二醇、丙烯酸等为原料,采用先酯化再共聚的方法,合成了一系列侧链结构不同的聚羧酸减水剂,研究了反应温度、单体摩尔比对酯化率的影响,以及聚氧乙烯侧链类型、侧链含量对水泥净浆流动性的影响。通过1HNMR表征了酯化物和共聚物的结构,采用酸碱滴定法测定其酯化率。     

低收缩、降粘型聚羧酸减水剂的合成及其应用

本文以马来酸酐(MAH),二乙二醇单丁醚,甲基丙烯酸-聚乙二醇单甲醚酯大单体(MPEGnMA)为主要反应原料,合成低收缩、降粘型聚羧酸系减水剂.将所得反应产物进行表面张力、早期混凝土收缩、水泥净浆和混凝土工作性能(坍落扩展度、T50试验、V型漏斗时间)测试,结果表明:合成的减水剂对混凝土具有很好的低收缩和降粘效果.     

不同磷酸酯单体的EPEG型聚羧酸减水剂的制备及抗泥性能

以乙二醇单乙烯基醚（EPEG）为大单体，丙烯酸（AA）为小单体，2-羟乙基甲基丙烯磷酸酯（HEMAP）或封端酰胺磷酸酯（CAP）为功能单体，采用水溶液自由基共聚法合成了两种EPEG型抗泥型聚羧酸减水剂PCE-EP1和PCE-EP2。采用FTIR、1HNMR对减水剂结构进行表征，通过水泥净浆流动度测试了合成的减水剂对水泥的分散性能以及抗泥性能，并结合XRD，XPS探究了减水剂与水泥、蒙脱土之间的作用机理。结果表明：当减水剂折固掺量为0.2%，蒙脱土掺量为2%时，掺PCE-EP1和PCE-EP2有一定的抗泥性。XRD表明说明减水剂PCE-EP1、PCE-EP1对蒙脱土没有进行插层吸附，从而提高了该减水剂对泥土的分散能力。     

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。     

纳米SiO2对聚羧酸减水剂的吸附作用研究

采用红外光谱、紫外-可见分光光度计研究了纳米SiO2对聚羧酸减水剂的吸附作用,并利用纳米粒度zeta电位仪、旋转粘度计研究了纳米SiO2吸附减水剂后对其分散性以及新拌水泥浆体流动性的影响.研究结果表明,纳米SiO2对聚羧酸减水剂存在吸附作用,吸附量随减水剂浓度的增大而增加,当减水剂浓度增加到5g/L时,吸附量趋近饱和.纳米SiO2对聚羧酸减水剂的吸附作用,使其团聚粒径增大,粒径分布曲线整体向大颗粒方向偏移,分散性大大降低.将纳米SiO2溶于拌和水中,先加入水泥搅拌,然后再加入减水剂搅拌,可减小纳米SiO2对减水剂的吸附,增大减水剂的利用效率,提高水泥浆体的流动性.     

氨基磺酸系高效减水剂合成工艺探讨

通过对氨基苯磺酸、苯酚、甲醛三元单体在低浓和高浓条件下共缩聚反应,合成了氨基磺酸系高效减水剂。并对两种产品进行水泥净浆流动度及其经时损失值测试。在相同共聚单体配比情况下,采用相同合成工艺,比较和分析反应浓度对产品分散性能的影响。采用变浓工艺,合成了性能得到较大改善的低浓氨基磺酸系高效减水剂。在不降低性能的前提下,使其成本大大降低。     

Structure and Characterization of Sulfated Chitosan Superplasticizer

A new sulfated chitosan superplasticizer (SCS) was synthesized by sulfation chitosan. The chemical structure and molecular weight of SCS were characterized by FTIR and gel permeation chromatography (GPC). The application performances of SCS in cement paste and concrete were investigated in the views of fluidity, slump, setting time, porosity as well as compressive strength. The results indicated that the SCS has better applied performance compared with polycarboxylate superplasticizer (PCs). A notable feature is that SCS has better maintenance for cement paste fluidity and concrete slump. The action mechanism behind this behavior was further revealed by zeta‐potential and adsorption amount. Meanwhile, SCS comes from renewable source and has biodegradability. This research work provides not only a new superplasticizer but also a method for preparing superplasticizer from the renewable biopolymer.     

Synthesis and characterization of a PAMAM dendrimer‐based superplasticizer and its effect on the properties in cementitious system

In this work, a polyamidoamine dendrimer‐based polycarboxylic superplasticizer (DPC) with a crosslinked emanative structure was synthesized via simple free radical polymerization. ¹H‐nuclear magnetic resonance and Fourier transform infrared spectroscopy measurements were used for structural characterization. The fluidity, rheology behavior, and compressive strength of the cement/DPC samples were investigated in detail. The DPCs performed better dispersion and dispersion maintaining capabilities, stronger water reduction capability, and higher adsorption amounts than the conventional comb‐shaped superplasticizer. The dispersive capacity of the DPC increased with an increasing generation of polyamidoamine dendrimers. Besides, compared with conventional comb‐shaped superplasticizer, the addition of DPC led to a delayed and lowered heat flow peak on the hydration of cement paste at early age of hydration process. Furthermore, compressive strength results showed that the cement/DPC samples performed higher compressive strength than blank cement samples. © 2018 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2018 , 135, 46550.     

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。     

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。     

聚醚侧链聚羧酸类减水剂的结构及应用性能

通过大分子反应,合成了一类主链带羧基、磺酸基,支链带聚氧乙烯基醚的聚羧酸系高效减水剂。利用IR和1H NMR表征了其结构,并通过对减水剂溶液表面张力、水泥颗粒表面吸附量以及溶液的电导率的测定,发现研制的减水剂能降低水的表面张力,并被吸附在水泥颗粒表面从而降低了水泥颗粒的表面能,使得水泥净浆有较好的分散作用,实验表明本研究制备的聚羧酸系减水剂对水泥颗粒有较好的分散作用。     

粉磨细度对水泥与外加剂相容性的影响

在化验室小磨上磨制的不同比表面积的水泥中,掺入不同掺量的萘系高效减水剂和氨基系高效减水剂,测定各试样的水泥净浆流动度,研究粉磨细度对水泥与外加剂相容性的影响。结果表明:当水泥比表面积小于400m2/kg,随比表面积增加,初始流动度及30min、60min经时流动度逐渐降低,水泥与高效减水剂适应性变差,但变化不是十分显著,可以通过增大高效减水剂掺量进行改善;当比表面积大于400m2/kg,随比表面积增加,初始流动度及30min、60min经时流动度均十分明显降低,水泥与高效减水剂适应性很差。因此,提出不宜通过过分粉磨来生产高等级水泥。