硅烷改性聚羧酸减水剂对水泥-硅灰浆体分散性能影响及机理?

硅灰是超高强混凝土(UHSC)中最难被分散的组分,超高强混凝土性能提升需要硅灰的有效分散.通过自由基反应,将乙烯基三乙氧基硅烷接枝引入了主链结构中,合成了一种含有硅烷基团的聚羧酸减水剂(PCES).采用微坍落度法研究了 PCES 对水泥-硅灰浆体流动性的影响规律.用有机碳分析仪研究了PCES在水泥净浆和硅灰表面的吸附性能.研究结果表明,聚羧酸减水剂分子结构中引入硅烷基团后,分散水泥-硅灰浆体的能力明显提高,在水泥颗粒表面吸附量增加幅度不大,而在硅灰表面的吸附量有较大幅度增加.PCES能够在含有羟基的硅灰表面同时发生物理吸附和化学吸附,硅灰表面吸附更多的减水剂分子后,其空间排斥能增加,这可能是PCES分散能力提升一个机理.相较普通聚羧酸减水剂,硅烷改性的聚羧酸减水剂更适宜配制超高强混凝土.     

一类聚羧酸高性能减水剂的设计合成与应用

分别以甲基丙烯磺酸钠(SMAS)等5类含磺酸基的不饱和单体,合成了5种侧链带有磺酸基团的梳形聚羧酸减水剂。用红外光谱(FT-IR)对其结构进行了确认。正交试验分析表明,SMAS是最佳的磺酸基单体,并用SMAS与丙烯酸、丙烯酸酯-聚乙二醇单甲醚共聚得到了一种新型聚羧酸高效减水剂(SPC3)。应用试验结果表明,当水灰比(W/C)为0.29,掺入量为0.30%时,SPC3的减水率高达36%,而萘磺酸甲醛缩合物(SNF)减水剂的减水率只有17%。同样条件下,掺入SPC3制备的泵送混凝土在120 min的坍落度损失为8.9%,远小于掺入SNF时的65.0%。掺入0.30%的SPC3制备的高强度混凝土(HPC),其90d压缩强度达到71.6 MPa。     

含短侧基低分子量聚羧酸系减水剂的合成与作用机理探讨

利用合成的马来酸酐柠檬酸酯类大单体(MACA)与丙烯酸(AA)、烯丙基磺酸钠(SAS)等进行自由基聚合,制备出一种含短侧基低分子量的新型聚羧酸系减水剂。通过红外光谱、黏度、水泥净浆流动度和ζ电位等方法对共聚物的结构组成和性能进行了表征,并初步探讨了新型聚羧酸系减水剂与水泥的作用机理。研究表明:该减水剂有较好的分散性,且水泥净浆流动度保持性较好,无泌水离析现象;该减水剂与水泥粒子的塑化机理符合静电斥力与空间位阻理论。     

含环氧丙烷结构单元的聚羧酸减水剂的合成及性能

以环氧丙烷(PO)、环氧乙烷(EO)嵌段共聚的聚醚大单体和丙烯酸(AA)为原料,通过水相自由基聚合合成4种聚羧酸减水剂(PCEs).凝胶渗透色谱、红外光谱、核磁共振等测试确认在PCEs结构中成功引入了疏水性的PO结构单元.测试结果表明,在PCEs聚醚侧链中引入疏水性的PO结构单元,能够改善水泥浆体的保坍性能和降低水泥的...     

基于抑制粘土负作用效果的聚羧酸减水剂的设计合成及机理

混凝土原材料附带的粘土具有劣化作用,给高性能混凝土的推广与应用带来了新的难题。本研究首次报道了基于粘土和聚羧酸分子尺寸计算自主设计合成的聚羧酸减水剂(PCE)对粘土负作用的改善效果,并结合吸附量、热重(TG)分析和X射线衍射(XRD)分析揭示了其对粘土负作用的抑制机理。计算结果表明,粘土层间吸附的不是整个PCE分子而是其功能性的聚醚侧链。因此针对性地合成了一种立体大尺寸分子结构的PCE,并由核磁氢谱(¹H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)证明了预期结构的存在及其分子量特性。性能评价结果表明,该PCE可在含粘土条件下提高22.2%—35.7%的水泥净浆流动度,并且在高粘土掺量下对混凝土1 h坍落度也有明显改善。这归因于其大尺寸的立体结构能够产生显著的空间位阻效应,避免大分子上的聚醚侧链被全部吸入粘土层间,从而保障优良的减水分散功效,表现出抑制粘土负作用的效果。     

二臂超支化聚羧酸减水剂的合成表征及性能

以氯化亚砜和甲氧基聚乙二醇(MPEG)为原料合成氯代甲氧基聚乙二醇(Cl-MPEG),对乙醇胺表面的氨基进行聚乙二醇(PEG)长链接枝,通过丙烯酰氯进一步引入双键合成二臂超支化聚氧乙烯醚大单体(TAHBPE)。将TAHBPE与丙烯酸小单体采用水溶液自由基共聚法合成二臂侧链超支化型聚羧酸减水剂(TAHB-PCEs)。采用红外光谱、核磁共振、质谱、凝胶渗透色谱对合成过程的中间和最终产物进行了结构表征。结果表明,成功合成了Cl-MPEG,TAHBPE和TAHB-PCEs。净浆流动度和流变性测试结果表明,TAHB-PCEs的净浆流动度达到298.5 mm,屈服应力和黏度均小于传统梳型聚羧酸减水剂。通过表面张力、接触角对TAHB-PCEs的分散作用机理进行了探讨,保持聚羧酸减水剂的羧酸根密度不变、缩短侧链长度、增大侧链密度可降低其表面张力和表面能,有利于其在水泥表面的润湿,达到更好的减水分散性能。     

硫铝酸盐水泥用抗泥型聚羧酸减水剂的制备及性能

以过硫酸铵(APS)为引发剂,丙烯酸(AA)、肉桂酸(CINN)、异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)为反应单体,通过自由基共聚反应合成了一种新型的硫铝酸盐水泥用抗泥型聚羧酸减水剂(CPC)。通过单因素变量法,分别研究了CINN用量、引发剂用量、酸醚比和反应温度对CPC性能的影响。研究结果表明,当引发剂用量为TPEG质量的0.25%,n(TPEG)∶n(AA)∶n(AMPS)∶n(CINN)=1∶5∶0.3∶0.25,反应温度为85℃时CPC的性能最佳。在膨润土掺量为水泥质量的5%(下同),CPC用量为0.75%,水灰比为0.29时,硫铝酸盐水泥初始净浆流动度达到261mm,2h后净浆流动度为235.5mm。红外分析结果表明,CPC的分子结构中含有羧基、羟基、苯环等基团,符合预期的结构组成;总有机碳测试结果表明,膨润土对CPC的吸附量较少而对硫铝酸盐水泥用普通聚羧酸减水剂的吸附量较多;Zeta电位测试结果表明,CPC分子主要通过空间位阻作用对水泥颗粒进行分散。     

低收缩型混凝土用聚羧酸系减水剂的制备及性能

采用自由基共聚法,以苯乙烯磺酸钠(SS)和2-羟乙基乙烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚大单体(IPEG-PPG)为主要合成原料,并加入自制减缩组分(RS)共聚,制备了低收缩聚羧酸系减水剂(SRPC),通过凝胶渗透色谱、红外光谱和核磁共振测试分析了其相对分子质量及其分布以及特征官能团.测定了表面张力、对水泥颗粒吸附行为、混凝土自收...     

聚羧酸系减水剂复配β-环糊精对高贝利特硫铝酸盐水泥性能的影响

高贝利特硫铝酸盐水泥(High belite calcium sulphoaluminate cement, HBCSA)是一种新开发的具有低收缩特性的新型胶凝材料,具有强度发展均衡、不易析碱泛白、体积稳定性高和耐久性好等优异性能。但实际应用中发现HBCSA凝结硬化快,常用缓凝剂都难以有效延缓其快速水化的问题,这成为制约其广泛应用的瓶颈。为有效控制HBCSA的凝结时间,扩大其应用范围,本工作将探讨适用于HBCSA的化学外加剂,并揭示HBCSA的水化硬化作用控制机理,提出有效的调控措施。研究发现,将聚羧酸减水剂(Polycarboxylate superplasticizer, PCE)与缓凝组分β-环糊精(β-cyclodextrin, β-CD)复掺到HBCSA净浆或胶砂试件中具有较好的缓凝效果。同时测试了掺加复合外加剂的HBCSA浆体的流动度、凝结时间和各龄期胶砂试件强度,并利用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)、X射线衍射分析仪(X-ray diffraction, XRD)、总有机碳(Total organic carbon, TOC)分析仪和八通道热导式等温量热仪深入研究复合外加剂对HBCSA性能的影响。研究结果表明:PCE复掺β-CD的加入减缓了HBCSA水化产物中钙矾石的生成速度,从而有效延长了水泥凝结时间,且两者复配对改善HBCSA的流动性和中后期胶砂强度有积极作用。     

梳型长短侧链聚羧酸减水剂对水泥早期水化行为的影响及作用机理EI北大核心CSCD

调节异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)的聚合度及与丙烯酸(AA)的摩尔比,以过硫酸铵(APS)为引发剂、甲基丙烯磺酸钠(MAS)为链转移剂,通过水溶液自由聚合法合成了长侧链聚羧酸(LPCE)、长短侧链聚羧酸(LSPCEs)和短侧链聚羧酸(SPCE)3类梳型聚羧酸减水剂(PCEs)。研究了长短侧链比例对水泥早期水化行为的影响,进一步通过PCEs水溶液聚集形态、吸附性能和引气性能等探讨了长短侧链比例对水泥水化行为影响的作用机理。结果表明,SPCE有利于延缓水泥的早期水化,使水化诱导期延长,这是由于SPCE较LSPCEs和LPCE,在水泥颗粒表面的吸附量更大、吸附层厚度更高所致。加入水泥后,随着短侧链比例的增大,PCEs水溶液的起泡高度有增加趋势,而LPCE水溶液的黏度较大,稳泡性能较LSPCEs和SPCE好。     

高保坍型聚羧酸减水剂的制备及其在水溶液中的自组装行为

采用自由基聚合原理制备了一种高保坍聚羧酸减水剂,研究了酸醚比、引发剂双氧水用量、链转移剂用量、反应温度及具有不同水解速率的酯基聚合单体对保坍性能的影响.采用Material Stuido软件中的耗散动力学(DPD)探究其在水溶液中的自组装状态.结果表明:最佳制备工艺为:酸醚比2.0,酯醚比6.0,双氧水用量占聚醚单体质量的1.4％,链转移剂占聚醚单体质量1.1％,丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯复合使用,其中丙烯酸羟丙酯占总酯量的60％,反应温度为50℃.DPD模拟结果表示,合成的高保坍聚羧酸减水剂在水中具有高度卷曲状态,趋于球状.采用上述工艺制备的高保坍聚羧酸减水剂应用于混凝土中,在30℃条件下,保坍时长能够达到4 h.     

聚合型磷-硅阻燃剂的合成及在聚苯乙烯中的应用

合成了丙烯酸(10-氧-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-基)甲酯(DOPO-CH2O-AA)单体,并通过FTIR、1 H-NMR确认其结构。将DOPO-CH2O-AA和3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅(KH-570)作为阻燃单元、苯乙烯作为增容单元通过自由基本体聚合制备了聚合型磷-硅阻燃剂(PFR)。并研究了DOPOCH2O-AA和KH-570共聚比例对PFR的热稳定性和分解成炭能力的影响,确定了最佳的单体比例为n(DOPO-CH2O-AA)/n(KH-570)=6/4。将20%~30%(质量分数)的PFR用于聚苯乙烯阻燃改性,燃烧与热重分析结果符合凝聚相阻燃的特点。其中,当使用30%共聚组成为n(DOPO-CH2O-AA)/n(KH-570)/n(St)=48/32/20的阻燃剂阻燃聚苯乙烯时,极限氧指数(LOI)为26.8%,无缺口冲击强度为0.92kJ/m2;热重分析显示,阻燃后聚苯乙烯的起始分解温度在350~360℃,热分解后600℃残炭量高于20%。研究结果表明,PFR中磷-硅元素之间有明显的凝聚相协同阻燃作用。     

硅烷改性氧化石墨烯-聚羧酸复合物的合成及性能(英文)

氧化石墨烯能显著增强增韧水泥基复合材料,但会对水泥浆体的流动性能带来负面影响。通过硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷对氧化石墨烯(GO)进行改性,制备出带有乙烯基的硅烷改性氧化石墨烯(S-GO),将S-GO与羧酸单体进行共聚合反应,得到硅烷改性氧化石墨烯-聚羧酸复合物(P-S-GO)。利用FTIR与XRD等手段对GO、S-GO与P-S-GO的微观结构、元素组成及分散性进行表征;同时,将P-S-GO掺入水泥净浆中,测试其流动度与流变性能。结果表明:硅烷偶联剂能通过缩合反应成功接枝到氧化石墨烯上,形成富含活性双键的氧化石墨烯,并通过与羧酸单体和大单体的共聚合反应,合成P-SGO复合物。与GO相比,P-S-GO在水泥浆体系中有着更良好的分散能力;将P-S-GO掺入水泥浆中可以有效改善GO对于水泥浆体工作性的负面影响,改善流动度与流变性能。     

超支化聚(胺-酯)的合成及在皮革中的应用

以三羟甲基丙烷为中心核分子,N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯为合成单体,在对甲苯磺酸催化下,采用一步法合成了一系列新型超支化聚(胺-酯)复鞣剂(G1、G2和G3),并用红外(IR)光谱、核磁共振(1H-NMR)和羟值测定对其结构进行了表征,结果表明,合成的超支化聚(胺-酯)化学结构与设计的分子结构一致。将其用作皮革复鞣剂,相对传统复鞣剂的复鞣效果,经超支化聚(胺-酯)复鞣后的皮革在抗裂强度和透气性等方面的性能都有明显的提高,且随着代数的增加,效果更加明显。     

一种含硅阻燃剂的合成及在PC中的应用

通过苯酚改性含氢硅油合成出一种新型聚碳酸酯用含硅阻燃剂(HSOP)。阻燃及力学性能测试结果表明加入HSOP可以有效地提高聚碳酸酯(PC)的阻燃性,当阻燃剂质量分数5%时,氧指数由纯PC的26.5%提高到32.5%,UL-94阻燃级别由V-2级提高到V-0级,冲击强度和断裂伸长率增加48.9%和37.6%。通过样品的TGA测试和SEM对残炭表面结构分析考察了HSOP对PC的阻燃机理,结果证实,阻燃剂在燃烧时能和PC发生交联反应,导致燃烧后形成致密炭层是材料阻燃性能提高的关键因素。     

Pd(OAc)_2/DABCO催化体系在聚-9,9-二辛基芴合成中的应用

以Pd(OAc)_2/DABCO(三乙烯二胺)组成催化体系,运用Suzuki偶合法成功合成出聚-9,9-二辛基芴.结果表明,配体的用量、溶剂及弱碱的种类对反应的聚合度都有一定的影响.当催化剂与配体的摩尔比为1:12,以甲苯和DMF为溶剂且体积比为1:1,再以碳酸钾为弱碱,于110℃条件下反应12h可以得到高分子量的目标聚合物.     

氮硫硅协效阻燃剂的合成及在聚碳酸酯中的应用

为研究氮硫硅元素间的协效阻燃作用,以三聚氯氰、氨基乙磺酸、对氨基苯酚和1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷为原料,通过亲核取代反应制备了一种含氮硫硅的阻燃剂2,2'-(1,1,3,3-四甲基二硅氧烷-1,3-二基)双(丙烷-3,1-二基)-双(4-氨基乙磺酸钾-6-(4-(羟基苯基)氨基)-1,3,5-均三嗪)(K...     

镍-磷-碳-氧化学镀层的制备、表征及1,4-丁炔二醇在体系中的作用

以铜片为基体,采用中心组合规则得到优化的化学镀镍-磷工艺配方.在优化的配方中加入一定量的1,4-丁炔二醇(BOZ),所得镀层表面形貌及组成结构用扫描电镜与X射线衍射仪进行表征,得到了光亮的Ni-P-C-O镀层,镀层硬度高,耐酸蚀性强;探讨了BOZ在反应体系中的作用机理.结果表明,BOZ不仅是光亮剂,而且参与该体系的氧化还原反应,BOZ分解反应的宏观动力学表现为准一级;当BOZ的初始含量为60～123 mg/dm3时,其参与氧化还原的量与温度和初始浓度呈正相关性,温度起主导作用;当BOZ的初始含量为123～240 mg/dm3时,其参与氧化还原的量与温度和初始浓度呈负相关性,浓度起主导作用.     

一种新型含硅阻燃剂的合成及在PC/ABS中的应用

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、丙烯酸(AA)、N-β-胺乙基-γ胺丙基甲基二甲氧基硅烷(HD-103)和α,ω-二羟基二甲基硅烷(PDMS)为原料,合成出一种新型的集硅、磷、氮于一体的阻燃剂;表征了所合成的中间体及阻燃剂的结构;并将阻燃剂与PC/ABS共混,利用LOI和TGA考察了阻燃PC/ABS的阻燃性及热降解行为。