硫酸盐对不同侧链分子量聚羧酸减水剂分散性的影响

通过测定Na2 SO4和CaSO4·2H2O对掺侧链分子量不同的聚羧酸减水剂时水泥净浆流动度及砂浆扩展度的影响来表征硫酸盐对聚羧酸减水剂分散性的影响.结果发现:硫酸盐对聚羧酸减水剂的减水分散性能有不利影响;Na2SO4对聚羧酸减水剂分散性的负面影响较CaSO4·2H2O更显著;此外,侧链分子量较大的聚羧酸减水剂对Na2 SO4更加敏感.     

聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附行为

合成一系列聚羧酸减水剂,探讨不同单体摩尔比对其吸附性能的影响。结果表明,当n(烯丙醇聚氧乙烯醚)∶n(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠)∶n(丙烯酸)∶n(马来酸酐)=1∶0.14∶3.6∶2.6时,产物吸附性能最优。并利用总有机碳分析技术,研究了不同温度、不同浓度下最优产物在水泥颗粒表面的吸附动力学和热力学。动力学研究结果表明：聚羧酸在水泥颗粒表面的吸附过程符合Lagergren吸附速率方程,吸附速率常数k=0.01594 min-1(30℃),表观活化能Ea=17.9647 kJ·mol-1。热力学研究结果表明：随温度升高,聚羧酸在水泥颗粒表面的吸附量增大;求得吸附热力学参数分别为ΔHad=-24.788 kJ·mol-1,ΔSad=0.050 kJ·mol-1·K-1,ΔGad=-39.886 kJ·mol-1(30℃),可知该吸附过程是自发的放热反应。理论上温度升高对吸附不利,但因放出的热量促进水泥水化,导致聚羧酸分子容易掺杂到水化产物中,从而使更多聚羧酸吸附到水泥颗粒表面,令其吸附量反而增大。     

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。     

浅析泥土对不同结构聚羧酸减水剂的吸附规律

目前,混凝土减水剂主要以聚羧酸和萘系两种为主。聚羧酸减水剂(PCEs)在应用过程中对泥土过于敏感,性能急剧下降,而萘系具有很好的抗泥性,这也是萘系减水剂在砂石含泥量较高的商砼领域一直占据主导地位的重要原因。要在商砼领域大规模推广聚羧酸减水剂,增强其抗泥性是关键所在。利用紫外可见吸收光谱分析手段,研究泥土对不同结构的聚羧酸减水剂的吸附规律,并且研究了聚羧酸减水剂对不同含泥量砂浆的分散性能,实验发现水泥浆显著提升了泥土对聚羧酸减水剂的饱和吸附量,并初步发现短主链、短侧链的聚羧酸减水剂抗泥效果相对较好。     

硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附量及吸附动力学的影响

在研究聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量、吸附速率的基础上,运用不同吸附动力学模型对试验结果进行拟合。吸附量测试结果表明:掺0.5%、1.0%Na2SO4会显著降低聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,但掺0.1%、0.2%的Na2SO4有利于聚羧酸减水剂的吸附;CaSO4·2H2O对聚羧酸减水剂的吸附量影响不显著。吸附速率测试及拟合结果表明:硫酸盐对聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面吸附动力学的影响规律符合Langmuir准二级吸附动力学模型,Na2SO4通过改变聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的准二级吸附速率常数影响聚羧酸减水剂吸附达到平衡的时间,0.2%、1.0%掺量的Na2SO4均延迟了聚羧酸减水剂达到吸附平衡的时间。掺0.2%Na2SO4使准二级吸附速率常数较不掺硫酸盐时有所提高;掺1.0%Na2SO4的准二级吸附速率常数较不掺硫酸盐时大大降低;CaSO4·2H2O对准二级吸附速率常数的影响较Na2SO4要小。     

蒙脱石对聚羧酸减水剂的层间吸附特性

为了研究集料中泥土的矿物组成对聚羧酸减水剂的吸附性能,采用总有机碳测定仪测定了水泥以及蒙脱石、伊利石、高岭石对浓度为4g/L的聚羧酸减水剂溶液中聚羧酸减水剂的吸附量。结果表明：蒙脱石对聚羧酸减水剂的吸附量最大,约为水泥颗粒的3倍,伊利石和高岭石的吸附量也比水泥颗粒略大。并对吸附了聚羧酸减水剂的蒙脱石进行热重、Fourier 红外光谱、X 射线衍射分析,测定了其所含的有机官能团以及层间距变化,结果表明聚羧酸减水剂吸附进入了蒙脱石的层间,这是造成其吸附量大于其他矿物的主要原因。     

聚羧酸减水剂的合成及其分散保持性能研究

聚羧酸系高性能减水剂分子结构的设计具有很大灵活性,合成方法与原料的选择也具有多样性,在合成过程中,可以通过选择不同功能性的单体对其性能进行设计,也可改变配方与合成工艺调整其性能,以满足不同要求的混凝土工程。本文采用聚醚大单体(M=2000 g·L^-1,EO聚合度为45),合成了分散性能较优的聚羧酸系减水剂,针对单因素实验的配比,设计了正交实验,得到了合成聚羧酸产品的最优条件,其应用于水泥净浆与混凝土中,具有很好的分散保持性能。     

改性硅藻土对液态聚羧酸减水剂的吸附性能研究

为了探讨改性前后硅藻土的吸附性能差异,选用溶胶凝胶法和高温酸改法对硅藻土进行改性处理,研究改性前后硅藻土对液态聚羧酸减水剂的吸附性能。结果表明：高温酸改法改性硅藻土试验中,当焙烧温度为500℃、焙烧时间为120 min、盐酸溶液浓度为2.5 mol·L^-1时,改性效果最佳;溶胶凝胶法改性的硅藻土对液态聚羧酸减水剂的吸附量大于高温酸改法,溶胶凝胶法改性试验因素对试验指标影响程度由大到小顺序为温度、浓度、时间;吸附动力学证明,硅藻土吸附液态聚羧酸减水剂的行为过程符合速率控制步骤,吸附过程由外部传质控制。     

不同分子量MPEG合成聚羧酸系减水剂的研究

使用不同分子量甲氧基聚乙二醇（MPEG）分别和甲基丙烯酸进行酯化反应合成大分子单体,然后与其他小分子单体进行自由基聚合,合成聚羧酸系减水剂。研制的聚羧酸系减水剂具有减水率高、混凝土坍落度损失小、水泥适应性广、增强效果好等特点。     

线状聚羧酸减水剂在陶瓷坯料颗粒表面的吸附行为

采用静态吸附实验,研究了陶瓷坯料吸附两种自制聚羧酸高效减水剂的动力学规律,用准二级动力学模型对其吸附过程进行拟合,并通过测定添加了两种自制不同分子结构聚羧酸高效减水剂的陶瓷坯体料浆黏度以评价其分散性能,结果显示,在陶瓷坯体料浆中,线状MA/AA/AMPS聚羧酸高效减水剂的平衡吸附量是梳状AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂的2倍以上,陶瓷坯料颗粒表面对两种聚羧酸高效减水剂的吸附均符合准二级反应动力学模型;线状MA/AA/AMPS聚羧酸高效减水剂的分散效能明显好于梳状AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂。     

聚羧酸减水剂的分子结构对水泥水化过程的影响

在水溶液体系下合成了一系列不同分子结构的聚羧酸减水剂,利用凝胶渗透色谱对其分子结构进行表征,探讨了分子结构对聚羧酸减水剂的分散性及其分散保持性的影响,并采用＂水化热法＂和＂电阻率法＂分析了聚羧酸减水剂的分子结构对水泥水化过程的影响。结果表明：聚氧化乙烯（polyethylene oxide,PEO）侧链较短时,聚羧酸减水剂表现出较高的分散保持性;PEO侧链接枝密度为1：3时,聚羧酸减水剂同时表现出较高的分散性及分散保持性,同时与减水剂的分子量分布密切相关;聚羧酸减水剂使水泥水化的诱导前期缩短,但诱导期延长,表现出一定的缓凝作用;PEO侧链较短、PEO侧链接枝密度适中的聚羧酸减水剂表现出较强的缓凝作用,与其在水泥颗粒表面的吸附行为有关;随分子量减小,这种缓凝作用略有加强;聚羧酸减水剂使电阻率曲线上对应的离子溶解平衡期延长,当PEO侧链较短、PEO侧链接枝密度适中时,聚羧酸减水剂对溶解平衡期的延长作用更明显,这与分子结构对水化热曲线上诱导期的延长规律类似。     

线状MA-AA-MAS聚羧酸陶瓷添加剂的吸附行为

运用总有机碳/总氮分析技术,研究了在25℃下,线状和梳状聚羧酸添加剂的吸附容量(qt)与吸附时间(t)的关系.通过对其吸附动力学和吸附模型的分析,探讨了它们的吸附行为.结果表明:线状和梳状聚羧酸添加剂的吸附容量随吸附的进行而增加,10 min后趋于稳定,其吸附过程分别与拉格尔格伦(Lagergren)伪二级动力学方程和朗缪尔(Langmuir)吸附等温方程相吻合.线状MA-AA-MAS聚羧酸陶瓷添加剂饱和吸附容量(qsa)可达18.52 mg/g.     

聚羧酸减水剂在水泥、矿粉和粉煤灰表面吸附行为研究

对比了掺聚羧酸减水剂的基准水泥、矿粉和粉煤灰三种粉料桨体初始流动度和经时流动度,通过吸附量、表面形貌和XPS测试分析作用机理.结果表明,基准水泥吸附量最大,吸附层最厚,因而初始流动度最高,矿粉次之,粉煤灰最小;与萘系减水剂相比,聚羧酸减水剂在低掺量时也有良好的保坍性.     

线状聚羧酸高效减水剂在陶瓷坯料颗粒表面的吸附行为

采用静态吸附实验,研究了陶瓷坯料吸附两种自制聚羧酸高效减水剂的动力学规律,用准二级动力学模型对其吸附过程进行拟合,并通过测定添加了两种自制不同分子结构聚羧酸高效减水剂的陶瓷坯体料浆黏度以评价其分散性能,结果显示,在陶瓷坯体料浆中,线状MA/AA/AMPS聚羧酸高效减水剂的平衡吸附量是梳状AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂的2倍以上,陶瓷坯料颗粒表面对两种聚羧酸高效减水剂的吸附均符合准二级反应动力学模型;线状MA/AA/AMPS聚羧酸高效减水剂的分散效能明显好于梳状AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂。     

PCMA系列聚羧酸缓凝高性能减水剂的性能研究

在聚羧酸缓凝高性能减水剂PCMA基础上,通过添加还原剂V降低反应能耗,常温聚合得到聚羧酸缓凝减水剂PCMA-V;通过掺加单体总质量20%木质素磺酸钙降低产品单体成本,聚合得到木质素磺酸钙改性聚羧酸减水剂PCMA-C20。对PCMA、PCMA-V和PCMA-C20进行表面张力测试及水泥净浆性能测试。结果表明,PCMA-V与PCMA具有相似的表面性能和净浆力学性能,具有高减水率,较强缓凝效果;PCMA-C20减水率和缓凝效果略有下降,但早期强度要比掺有PCMA及PCMA-V的试块高。在保持产品性能基本不变的情况下,通过适当添加还原剂V或木质素磺酸钙可大幅度降低产品生产成本。     

水泥和泥对聚羧酸减水剂的吸附性能研究

本文选用水泥、砂中泥和种植泥作为试验研究对象,利用紫外可见分光光度计法(UV),测定反应设定时间后的聚羧酸减水剂浓度,研究水泥和泥对聚羧酸减水剂的吸附性能.试验结果表明:聚羧酸减水剂在水泥和泥表面的吸附量随时间延长而增加,最后达到平衡;聚羧酸减水剂在泥颗粒表面的吸附存在优先选择性和亲和性,使得其在泥颗粒表面的吸附速率和吸附量大于水泥;泥种类不同,吸附量大小不同,对净浆流动度的影响程度不同;泥的掺入会大大降低水泥净浆的流动度,增大流动度经时损失量,且掺量越大影响越大,因此在工程应用中,对原材料泥含量进行控制,降低泥对聚羧酸减水剂的吸附量,对提高减水剂的减水率,保证混凝土坍落度保留值具有重要意义.     

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.     

分子量及分布与高分子材料性能之间的联系

分子量、分子量分布是高分子材料最基本的结构参数之一,高分子材料的许多性能与分子量、分子量分布有关,分子量对聚合物材料的力学性能以及加工性能有重要的影响。     

不同减水剂对高强石膏浆体工作性的影响与作用机理

采用旋转流变仪、微量热仪、环境扫描电子显微镜(ESEM)和X射线衍射仪(XRD)等分析测试方法,系统研究了萘甲醛磺酸盐(NFS)、磺化三聚氰胺甲醛(SMF)和聚羧酸(PC)三种减水剂对高强石膏浆体流变和凝结性能的影响规律和作用机理。结果表明,三种减水剂对高强石膏浆体流动度提升的大小顺序为PC＞SMF＞NFS。减水剂的分散作用促进了半水石膏的溶解,但延缓了二水石膏的析晶成核,同时会使浆体产生分层离析和剪切增稠现象。在饱和掺量下,NFS延缓了二水石膏的析晶成核,但促进了二水石膏晶体生长发育和网络结构的形成,因此对浆体早期水化和凝结时间影响不大;SMF不影响二水石膏的析晶成核,但可以促进二水石膏晶体生长发育和网络结构的形成,从而加速浆体早期水化进程并使凝结时间显著缩短;PC会同时阻碍二水石膏晶体的成核和生长发育,因而会大幅延缓浆体早期水化进程,使凝结时间线性增加。     

聚丙烯粉料的分子质量及其分布测定方法

采用凝胶渗透色谱(GPC)测定聚丙烯粉料加入不同类型、不同浓度抗氧剂后相对分子质量及其分布,结果表明,未加入抗氧剂的聚丙烯粉料相对分子质量随着时间的增加不断降低,而加入抗氧剂的聚丙烯粉料能保持稳定,浓度为50mg/Kg的抗氧剂1010可以达到很好的防降解效果。建立GPC测定聚丙烯粉料的分子质量及其分布的方法,该方法适用于生产过程中的中控检测。