聚羧酸超塑化剂的侧链结构对其吸附分散性能的影响

通过自由基聚合反应,制备了具有不同侧链长度的梳型共聚物,研究了MPEG侧链长度对梳型共聚物分子构象的影响,并通过总有机碳分析(TOC)和水泥净浆流动度测试,对制得的不同侧链长度的聚羧酸梳型共聚物在水泥颗粒上的吸附分散性能进行了表征.结果表明,随着侧链MPEG长度的增加,共聚物在水泥颗粒上的吸附量会急剧降低.在MPEG-MAA与甲基丙烯酸(MAA)共聚体系中,按一定比例同时接入不同长度的MPEG侧链时,共聚物会表现出特殊的吸附规律.当侧链聚合度nEO=22和nEO=43的MPEG以摩尔比为1:2在共聚体系中进行接枝时,共聚物表现出最佳的分散性能.     

侧链结构酯醚共聚型聚羧酸减水剂的研究与应用

将烯丙基聚氧乙烯醚(APEG-1200)和3种聚乙二醇(PEG300、PEG600、PEG800)酯化大单体共聚得到侧链结构酯醚共聚型聚羧酸减水剂,探讨了共聚物侧链组成、引发剂用量对该减水剂分散性和分散保持性的影响,考察了不同侧链长度减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,并与目前市场应用量大的侧链结构聚醚型减水剂、聚酯型减水剂进行了混凝土应用性能对比试验。结果表明,长短侧链有机结合的酯醚共聚型聚羧酸减水剂有利于形成更大的空间位阻,有较好的水泥净浆分散性和分散保持性,在水泥颗粒表面吸附量较小,保坍性能较好,增强效果明显。     

不同侧链长度的梳型共聚物对水泥/矿物掺合料体系性能的影响

按照分子设计的原理,通过接枝聚合反应制备了一系列具有不同侧链长度的梳型共聚物.研究了不同侧链长度的梳型共聚物对水泥/粉煤灰、水泥/硅灰以及水泥/偏高岭土体系的流变学性能及力学性能的影响.研究结果表明:侧链的长度和排列可以在一定程度上影响水泥及水泥/矿物掺合料的流变学性能和力学性能.但在各种体系中,其影响规律各不相同.与纯水泥体系相比,掺加适量的粉煤灰,可以明显提高水泥浆体的流变学性能,改善其泌水倾向,但其力学性能会明显降低;与硅灰相比,偏离岭土可以在基本不降低水泥浆体流动性的情况下,提高其力学性能.     

超长侧链梳形聚羧酸减水剂对水泥浆体早期性能的影响

选用2种不同类型的超长聚醚侧链来合成梳形聚羧酸共聚物,并作为水泥体系的分散剂。通过水泥浆体分散、水化行为和强度发展的试验结果表明,超长侧链梳形聚羧酸共聚物比普通梳形聚羧酸共聚物具有更显著加速水泥水化、提高水泥基材料强度的作用。对比2种类型的超长侧链聚羧酸,酯型超长侧链梳形聚羧酸减水剂(PCA-COO)具有更好的早强效果,而醚型超长聚醚侧链梳形聚羧酸减水剂(PCA-O)具有更好的分散作用。     

聚醚型聚羧酸减水剂的侧链结构对其性能的影响

采用烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)、丙烯酸(AA)、马来酸酐(MA)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了具有不同长度侧链的聚醚型聚羧酸减水剂。利用凝胶渗透色谱(GPC)测定了不同侧链结构减水剂的分子质量,进而研究了不同分子质量的聚醚型聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附行为对水泥的分散性能和水泥早期水化的影响。结果表明,水泥颗粒对聚醚型聚羧酸减水剂的吸附具有选择性,在相同条件下,水泥颗粒会优先吸附单一侧链结构聚醚型聚羧酸减水剂中分子质量较高的减水剂分子;分子质量适中的复合侧链聚醚型聚羧酸减水剂比单一侧链和分子质量过大或过小的复合侧链聚醚型聚羧酸减水剂更容易在水泥颗粒表面上发生吸附,对水泥颗粒具有显著的分散性能,同时能够显著地延缓水泥早期水化。     

MPEG系高性能减水剂分子结构对水泥颗粒分散性的影响

采用不同分子质量的MPEG合成出一系列聚羧酸系高性能减水剂,通过FT-IR、凝胶渗透色谱对其进行分子结构表征,探讨了聚氧乙烯基(PEO)侧链长度及其接枝密度和聚合物分子质量对水泥颗粒分散性能的影响。结果表明,PEO侧链长度和侧链接枝密度与水泥颗粒分散性密切相关;对于不同PEO侧链长度的减水剂,侧链接枝密度适中时,减水剂表现出较高的分散能力以及分散性保持能力;聚合物分子质量不宜过大或过小,只有适中分子质量的减水剂产品才具有最佳的分散效果;较高的大单体转化率相当于提高了聚羧酸产品的有效掺量,有利于提升聚羧酸减水剂的分散性能。     

梳形共聚物侧链长度对水泥浆体早期性能的影响

研究了梳形共聚物侧链长度对水泥浆体的凝结、水化热效应和增强性能的影响。结果表明,随共聚物侧链长度增加,水泥浆凝结时间缩短,早期强度提高。而且梳形共聚物侧链对水泥水化放热性能影响也很显著,添加长侧链梳形共聚物可使水泥水化热平缓释放,放热速率和最高温峰大大降低,但水化热峰值出现的时间提前。     

梳形共聚物分散剂羧基与聚醚侧链比例对水泥浆体流变性能的影响

本文系统研究了梳形共聚物分散剂羧基和聚醚侧链比例对水泥浆流变和分散性能的影响。结果表明：随共聚物主链中羧酸基团比例的提高,分散剂在水泥颗粒界面上吸附作用增强,分散性能提高,黏度下降,流变性能改善。但当羧基比例超过一定范围时,吸附能力反而下降,导致分散性能下降。同时,所有添加梳形共聚物的水泥浆体流动曲线方程都符合H—B方程,且具有良好的相关性。     

聚羧酸系减水剂侧链结构对水泥塑化效果的影响

通过不同分子量聚乙二醇(PEG)复配,合成含有不同长度的聚氧乙烯基侧链,同时带有羧酸基团、磺酸基团的聚羧酸系减水剂.着重讨论减水剂在水泥表面的吸附性,不同长度的侧链在摩尔比不同时对水泥塑化效果的影响.实验结果表明,聚羧酸共聚物合成时将不同长度侧链的聚乙二醇调整为n(PEG1500):n(PEG1000):n(PEG800)=1:2:2时,可以获得最佳的塑化效果.当聚羧酸系减水剂掺量为0.6%,W/C为0.29时,水泥初始净浆流动度和2 h经时流动度达到297 mm和270 mm.     

化学结构对聚羧酸基超塑化剂的空间稳定性的影响

为了阐明含有聚氧乙烯接枝侧链的聚羧酸系超塑化剂的流动机理,文章研究了接枝共聚物的化学结构对水泥分散性能的影响。有长接枝链的共聚物表现为较好的分散能力和低的吸附量。吸附量研究表明随着吸附密度的增加接枝链被拉长。吸附在水泥颗粒表面的共聚物接枝链的厚度取决于两个接枝共聚物间的平均距离和共聚物内部接枝链的间距,还取决于共聚物的几何学特征。改进的空间稳定性模型合并了由于吸附导致接枝链的拉长和共聚物的几何学约束,给出了含有不同种接枝共聚物水泥浆吸附和流动关系的有用的解释。     

酯类聚羧酸系减水剂的合成与性能研究

采用酯化工艺合成了一种含聚醚长链的聚乙二醇单甲醚单甲基丙烯酸酯(MPEGMAA),以此大单体和丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、丙基磺酸钠(SAS)、马来酸酐(MAn)等进行自由基聚合,合成了酯类聚羧酸系减水剂.并确定了合成该类减水剂的最佳配比为:n(AA):n(MAA):n(MPEG600MAA):n(MAn):n(SAS)=10.5:3.5:7.0:2.0:7.0,引发剂过硫酸铵用量为1.0％.当减水剂掺量为0.25％时,水泥净浆初始流动度为345mm,120min内水泥净浆流动度基本无损失.     

两性梳形共聚物对水泥浆体分散的影响及机理

合成了一系列含有不同阴/阳离子基团摩尔比的两性梳形共聚物,研究了其对水泥浆体分散、分散保持、吸附和水泥早期水化的影响规律,并初步探讨了其作用机理.结果表明:主链中适当引入阳离子基团可改善水泥浆体的分散性能,进一步提高阳离子基团含量,吸附量增大,但水泥浆体的分散性能下降;共聚物分散保持性能随主链中阳离子基团含量增加而增强,其分散保持率和溶液中共聚物浓度呈负相关.两性梳形共聚物优异的分散和分散保持性能受吸附位置、吸附构象和早期水化的共同影响,且主链中阴/阳离子基团摩尔比存在一个最佳平衡值.     

聚羧酸系减水剂大单体MPEGMA的制备

以聚乙二醇单甲醚(MPEG)和甲基丙烯酸(MAA)为主要原料,通过酯化反应制备聚羧酸系减水剂大单体聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(MPEGMA).以酯化率作为衡量指标,研究了酸醇摩尔比(n(MAA)/n(MPEG))、催化剂用量、阻聚剂用量、酯化温度及酯化时间对酯化反应的影响.结果表明:最佳酯化条件包括:n(MAA)/n(MPEG)为2.5,催化剂用量为MPEG与MAA质量和的2%,阻聚剂用量为MAA质量的2%,酯化温度为120℃,酯化时间为7 h.以最佳酯化工艺制得的大单体为原料制备的聚羧酸系减水剂,具有良好的分散性和保塑性,掺该减水剂0.15%(质量分数)的水泥净浆的初始流动度达303 mm,1 h后其流动度为297 mm.     

聚羧酸系高效减水剂的合成及性能研究

采用溶液共聚合法,以AA、MAA、AMPS、DEM和MPEG1200MA等为原料合成了聚羧酸系高效减水剂,并用FTIR光谱表征了它的结构.详细研究了引发剂、磺酸盐、丙烯酸和马来酸二乙酯等因素对净浆流动度的影响;马来酸二乙酯的加入,减小了流动度损失.在折固掺量为0.3%、水灰比为0.29时,水泥净浆流动度可达275 mm,120 min内坍落度基本不变.     

聚羧酸助磨剂合成及其性能

利用水泥粉磨过程中的机械力促使水解聚马来酸酐(HPMA)与聚乙二醇单甲醚(MPEG)进行酯化反应形成聚羧酸助磨剂。试验研究了HPMA、MPEG、HPMA与MPEG的混合物、HPMA与MPEG的反应合成物对水泥助磨效果以及对砂浆性能的影响。结果表明,HPMA与MPEG都有一定的助磨性,HPMA与MPEG的混合物和反应合成物具有更佳的助磨性能,且可以改善水泥砂浆的流动性能和显著提高水泥砂浆的早期强度。激光拉曼光谱测试表明HPMA与MPEG的混合物和反应合成物与水泥共同粉磨后吸附在水泥颗粒表面,具有相似的拉曼位移图谱。     

聚羧酸高性能减水剂的试验研究

本论文重点研究了带活性基团的羧基、磺酸基、聚氧乙烯基等不饱和单体的摩尔比及引发剂用量对具有梳形结构聚羧酸系减水剂性能的影响,本文还采用红外光谱对共聚物进行表征及分析。结果表明,本文合成的减水剂具有减水率高、坍落度损失小、抗压强度比高等优点。     

含MPEG侧链的聚羧酸系高效减水剂性能

根据分子结构设计原理,设计并以水为溶剂合成了一种以甲氧基聚乙二醇（MPEG）为接枝侧链的聚羧酸系高效减水剂（PC-C）。论文采用红外光谱表征PC-C的分子结构,采用表面张力、净浆流动度、混凝土减水率和强度等方法,研究了含MPEG侧链聚羧酸系高效减水剂PC—C的性能。结果表明：PC-C的分子结构上成功引入了MPEG侧链：PC-C不明显降低水溶液的表面张力;与水泥适应性良好;对水泥的分散性能高,分散性的保持能力随掺量的增加而得以提高;以及PC-C的减水率高,对混凝土有较好的增强作用。     

聚羧酸系减水剂的原位聚合工艺研究

实验结果表明,以MPEG1000、丙烯酸（AA）、马来酸酐（MA）和烯丙基磺酸钠（丙钠）为原料,采用原位聚合工艺制备的聚羧酸系减水剂具有良好的性能。其较佳合成条件是：n（丙钠）：n（MPEG）：n（MA）：n（AA）=1．0：3．0：4．5：11．5,滴加时间和保温反应时间均为3．5h,滴加温度为80～85℃,保温反应温度为85-90℃,过硫酸铵用量为原料总质量的8．0％。当该减水剂的用量为水泥质量的0．325％时,水泥的净浆流动度达到265mm,减水率达到29％,坍落度高达200mm,90min后坍落度约损失10％,1d、3d、7d和28d的抗压强度增长比分别高达200％、175％、160％和160％。该合成方法具有生产工艺简单、合成成本低、产品性能好等优点。